Robôs Industriais – O Guia Definitivo

Robôs industriais referem-se a um tipo de robô usado exclusivamente como robôs de fabricação. Eles são automatizados e programáveis, com capacidade de movimentação em três ou mais eixos. Em resumo, possuem braços robóticos que podem girar em todas as direções. As tarefas típicas em que esses robôs industriais estão envolvidos incluem soldagem, pintura de outras máquinas, montagem, embalagem e etiquetagem, entre outras.

Em 2020, havia cerca de 1.64 milhões de robôs em operação no mundo todo, em vários setores. A história dos robôs industriais remonta a 1937, quando a primeira forma conhecida de um robô era um dispositivo semelhante a um guindaste que era montado usando peças Meccano e alimentado por um motor.
Estima-se que até o ano de 2030, os robôs industriais terão tirado mais de 20 milhões de empregos às pessoas. Empresas de fabricação robótica estão trabalhando arduamente para criar inovações para tornar esse sonho realidade.

O que é um robô industrial?

Fonte: Pixabay
Um robô industrial é um dispositivo mecânico programável com um braço robótico que pode ser usado no lugar de um ser humano para executar tarefas que podem ser consideradas muito arriscadas ou muito repetitivas, mas com um nível muito maior de precisão. Eles são máquinas intrincadamente projetadas com peças móveis, cada uma feita para perfumar uma função única.
Embora o custo de fazer um robô industrial tenha sido alto, há um benefício maior ao usá-los em vez de humanos, pois eles eliminam a necessidade de pagar salários de funcionários. Além disso, eles não se cansam, o que significa que podem funcionar por dias a fio entre as temporadas de manutenção de vez em quando.

Tipos de robôs industriais

Conforme mencionado anteriormente, os robôs industriais são projetados para funções específicas. Um robô programado para lidar soldagem não pode lidar com pintura ou embalagem. Essas variações em funções ajudam a separar robôs industriais em diferentes tipos. A partir de agora, robôs industriais podem ser divididos em tipos principais que incluem o seguinte.

Robôs Articulados

Fonte: Pinterest
Os robôs articulados são os mais comuns dos tipos de robôs industriais. Eles TEM um braço robótico de fábrica projetado na forma de um braço humano conectado na articulação por uma junta de torção. Os elos do braço são interligados por meio de juntas rotativas que geralmente variam de duas a dez.
As juntas fornecem liberdade de movimento, permitindo que os braços do robô girem em qualquer direção sem estalar. Em resumo, os braços robóticos articulados têm seis juntas, tornando-os os mais flexíveis de todos os robôs industriais. Daí a razão pela qual eles são os mais amplamente usados.

Prós

• Possui altas velocidades o que o torna ideal para trabalhos industriais que exigem velocidade mantendo alta precisão.

• Ocupa uma quantidade limitada de espaço.

• Alinhar os vários planos é muito mais fácil em comparação com outros tipos.

• São altamente flexíveis, graças aos seus diversos eixos que conferem ao braço a liberdade de se mover em qualquer direção.

• Os braços robóticos articulados podem realizar diversas tarefas além das funções principais para as quais foram projetados. Isso os torna a melhor aposta para agilizar os processos de fabricação.

Contras

• Eles não são tão simples quando se trata disso. Eles exigem um controlador de robô dedicado.

• Sua programação é muito complicada e, às vezes, só pode ser executada por alguém com bastante experiência em suas operações.

• Há muita cinemática sofisticada envolvida.

• O custo de um robô industrial é muito alto, principalmente sua fabricação.

Aplicação industrial

• Embalagem de alimentos

• É um braço de soldagem robótico

• Manuseio de materiais

• Manutenção de máquinas

• Corte de aço

• Aplicação de forjamento e fundição

• Montagem automotiva

• Fabricação de pontes de aço.

robôs cartesianos

Fonte: Pinterest
Robôs cartesianos, também chamados de robôs retilíneos/de pórtico, são tipos de robôs industriais com configuração retangular. Possuem três juntas prismáticas que proporcionam o movimento linear realizado ao deslizar em seus três eixos perpendiculares. Em outros casos, são equipados com um punho para possibilitar o movimento rotacional. Os robôs cartesianos são amplamente utilizados por fabricantes de automação industrial, principalmente devido à sua simplicidade e flexibilidade, o que os torna ideais para tarefas específicas.

Prós

• Oferece alta precisão posicional.

• Sua simplicidade torna muito mais fácil de operar. Qualquer pessoa com conhecimento básico de como funcionam pode configurá-lo.

• É muito mais fácil de programar.

• É altamente personalizável, tornando-a a máquina ideal quando você deseja mudar para outras tarefas.

• Ele pode suportar cargas pesadas.

• É muito mais barato produzir um.

Contras

• Devido ao seu tamanho e amplitude de movimentos, requer uma grande área operacional e de instalação.

• Por mais que seja simples de operar, sua montagem é complexa demais.

• Ele só pode se mover em uma direção de cada vez.

Aplicação industrial

• Carga e descarga de cargas pesadas.

• Escolha e coloque operações de robô.

• Montar e submontar.

• Manuseio de materiais.

• Aplicações adesivas.

• Manuseio de material nuclear.

Robôs SCARA

SCARA é uma sigla para Selective Compliance Assembly Robot Arm, e é um robô industrial com um envelope de trabalho em forma de donut. Um braço robótico SCARA tem duas juntas paralelas que fornecem conformidade em um lugar. Seus turnos rotativos são posicionados verticalmente com o efetor final afixado ao braço que se move horizontalmente.
A Robô SCARA é especializada em movimentos laterais, e por esse motivo, são mais usados ​​como robôs de montagem. Comparados aos robôs cilíndricos e cartesianos, os robôs SCARA são muito mais rápidos e têm uma integração mais fácil.

Prós

• Eles são ideais para movimentos ponto a ponto rápidos e repetitivos, perfeitos para uso como robôs em linhas de montagem de automóveis.

• Possui um amplo espaço de trabalho.

• Eles são altamente precisos.

Contras

• O robô SCARA precisa de um controlador de robô industrial dedicado.

• Limita-se apenas a superfícies planas graças ao seu design e forma.

• É um desafio programá-lo offline.

Aplicação industrial

• Aplicações de montagem.

• Manuseio de wafers semicondutores.

• Aplicações biomédicas.

• Embalagem e rotulagem.

• É um braço robótico paletizador.

• Carregamento da máquina.

robôs delta

Os robôs Delta são feitos de articulações paralelas conectadas por uma base comum. Também chamados de robôs Parallel Link, eles são muito mais fáceis de controlar porque cada junta é posicionada em relação ao efetor final. Isto dá Robôs delta alta velocidade de movimento, tornando-os ideais para o tipo de trabalho que envolve fabricação de alto volume.
Os robôs Delta possuem um envelope em formato de domo, um design que reduz o peso dentro dos braços, o que, em última análise, explica sua alta velocidade. São usados ​​principalmente para automação de pick & place. São programados para trabalhar em perfeita sincronia com outras máquinas, aproveitando a velocidade; caso contrário, seria um desastre se algo como uma correia transportadora que alimenta o robô com materiais fosse um pouco mais lento.

Prós

• São máquinas de alta velocidade. O típico robô Delta é 30% mais rápido que um robô SCARA devido ao seu design.

• Eles têm alta precisão operacional apesar de suas altas velocidades.

• Eles têm uma alta produtividade. Eles podem processar até 3 peças por segundo.

• São uma opção mais segura para trabalhos repetitivos e de alta velocidade, que podem ser perigosos para o ser humano.

Contras

• Eles têm muitas peças móveis, que são muito complicadas.

• Requer um controlador de robô dedicado.

Aplicação industrial

• Indústria alimentícia.

• Indústria farmacêutica.

• Indústria eletrônica.

• Indústria automobilística.

• Alinhamento de fibra óptica.

Robôs Polares

Fonte: blog.technavio.com
Os robôs polares são feitos de uma junta de torção que conecta o braço com a base e duas juntas rotativas mais uma única junta linear. Devido ao seu envelope de trabalho esférico, os robôs polares também são chamados de robôs esféricos. Outra característica de design exclusiva desses robôs é seu eixo centralmente giratório e um braço robótico extensível e giratório. Ele também tem um configuração da torre de canhão que cobre um volume muito grande de espaço quando operacional.

Prós

• Eles têm um amplo alcance, com capacidade de girar 360 graus.

• Eles também podem alcançar objetos diretamente acima e abaixo deles.

• Eles podem lidar com um grande volume de trabalho.

• Eles exigem muito pouco espaço.

Contras

• Embora possa alcançar objetos acima dele, o alcance vertical é limitado e não pode fazê-lo sozinho sem um controlador.

• Tem uma precisão muito baixa e não se sai tão bem quando se trata de tarefas repetitivas.

• Requer um sistema de controle muito sofisticado.

• Está sendo lentamente eliminado.

Aplicação industrial

• Manuseio de vidro.

• Fundição.

• Empilhamento e desempilhamento.

• Forjamento.

• Robô de soldagem.

• Manuseio de materiais.

• Moldagem por injeção.

Robôs Cilíndricos

Fonte: industrial-electronics.com
Robôs cilíndricos possuem uma única junta rotativa em suas bases e outra junta prismática conectando as tintas. Eles têm um espaço de trabalho cilíndrico, daí seu nome, que vem com um eixo giratório e um braço robótico extensível que se move deslizando verticalmente. Este movimento único proporciona aos robôs movimentos verticais e horizontais.
O braço também foi projetado para permitir que o robô alcance envelopes de trabalho apertados sem qualquer perda de velocidade ou repetibilidade. Os robôs cilíndricos são ideais para tarefas que envolvem a coleta de materiais do solo graças ao seu avançado escolha e coloque o braço robótico.

Prós

• Eles são simples de operar e instalar.

• Eles exigem montagem mínima para começar a funcionar.

• Eles podem alcançar todos os lados sem nenhum problema.

• Eles exigem muito pouco espaço.

• Eles podem lidar com grandes cargas.

Contras

• Eles têm baixos níveis de precisão.

• Eles ficaram desatualizados muito rapidamente.

Aplicação industrial

• Transporte de painéis LCD.

• Sistemas de montagem robótica.

• Aplicações de revestimento.

• Fundição.

• Aplicação em fundição e forjamento.

• 
  Carregamento e descarregamento de máquinas.
  

Cobots

Fonte: Pinterest
Existe uma versão mais recente de robôs industriais em uso hoje que vale a pena mencionar aqui. Robôs Colaborativos são robôs industriais que podem trabalhar ao lado de humanos sem a necessidade de barreiras de segurança rigorosas. Eles têm um design arredondado e são equipados com sensores especiais que lhes dão a capacidade de sempre saber onde os humanos estão para dar-lhes espaço para auxiliar os trabalhadores.

Prós

• Eles são capazes de trabalhar lado a lado com trabalhadores humanos, aumentando sua eficiência

• Eles podem ser reaproveitados facilmente, o que significa que podem ser transferidos rapidamente para outro trabalho.

• Eles custam muito menos para serem construídos em comparação com outros tipos de robôs

Contras

• Eles são muito lentos porque a velocidade foi sacrificada pela segurança humana.

• Eles têm uma baixa capacidade de carga útil, mais uma vez por questões de segurança.

Aplicação industrial

• Atendimento de máquinas.

• Montagem de peças móveis.

• Embalagem.

• Sistemas de visão.

Como funcionam os braços robóticos?

Os braços robóticos são projetados com base no braço humano e funcionam quase da mesma maneira. Como um braço robótico funciona depende da tarefa para a qual foi projetado. Em geral, porém, existe uma maneira específica de todos os braços robóticos funcionarem. Todos dependem de articulações para os movimentos e são dotados de outros recursos que tornam isso possível, como sensores, por exemplo.
Para ter uma visão melhor de como eles funcionam, precisamos conhecer as peças do robô industrial que compõem o braço robótico. Elas incluem o seguinte:

controladores

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Controladores de robôs industriais são os cérebros do robô. Eles são os processadores que carregam o programa executável que determina os movimentos que o braço robótico faz. Eles podem ser programados automaticamente ou permitir operações manuais por um técnico qualificado. Em alguns lugares, eles assumem a forma de enormes sistemas de computador e, às vezes, são reduzidos a um simples joystick.

Armas

Esta é a parte que faz o trabalho real. Consiste em três partes principais: o ombro, o cotovelo e o pulso, assim como os humanos. Todas essas três partes estão ligadas entre si através de eixos e juntas controlado pelo processador central, o controlador. Cada parte deve se mover em relação à outra para que a eficiência seja alcançada.

Efetor final

Fonte: Pinterest
Esta é a parte que desempenha as funções da mão. Na maioria das vezes, Um efetor final do robô é composto por duas garras que seguram objetos fechando e abrindo automaticamente. Alguns podem girar e fazer movimentos de manobra ao segurar ou mover objetos.

Drives

Fonte: Pinterest
Esses são os motores entre as articulações que controlam as manobras e os movimentos dos braços do robô. Eles geralmente usam correias que são réplicas das encontradas em motores de carros.

Por que você precisa de braços robóticos?

Fonte: Pinterest
As empresas de robótica industrial têm crescido nas últimas duas décadas e, com o passar do tempo, também aumentam os avanços tecnológicos no mundo dos robôs. Em breve, teremos robôs realizando todo o trabalho ao nosso redor. Por mais que eles estejam causando interrupções no que diz respeito ao trabalho humano, não há como negar que os robôs tornaram a vida muito mais fácil.
A seguir estão algumas das vantagens de usar braços robóticos industriais.

Segurança do Trabalhador Melhorada

Trabalhos de construção são trabalhosos e envolvem muitas máquinas pesadas que podem representar um perigo para os trabalhadores humanos. A exposição a produtos químicos nocivos também pode ter um impacto prejudicial na saúde das pessoas. Os braços robóticos industriais reduziram muito esse risco, pois podem trabalhar em qualquer condição, já que são máquinas inanimadas. Eles podem lidar com trabalho repetitivo sem perder o foco nem por um segundo.

Custos Reduzidos

Embora o custo inicial de aquisição de um robô possa ser elevado, o benefícios a longo prazo são enormes. Além de eliminar a necessidade de salários, folgas e outros benefícios acumulados, os robôs não são propensos a erros. As perdas que as fábricas sofreram devido à destruição de máquinas e produtos por negligência humana são coisas do passado.

Produtividade aumentada

O que costumava levar dias para ser alcançado agora pode ser alcançado em poucas horas. A questão do trabalho humano tem tendência a esgotar-se e o descanso é necessário. A única maneira de manter a produção funcionando por 24 horas é por meio de turnos. Os robôs, por outro lado, podem funcionar por dias sem fazer uma única pausa. Um célula de trabalho de montagem inteligente pode realizar um trabalho equivalente a 4 pessoas trabalhando ao mesmo tempo.

Melhor qualidade do produto

Humanos não conseguem replicar a precisão e a exatidão envolvidas quando robôs fazem parte do processo de produção. Robôs usados ​​na fabricação são guiados por tecnologias de orientação de precisão laser, o que significa que cada corte e medição que eles fazem é certeiro. robôs articulados, por exemplo, são a personificação da precisão no mundo dos robôs. Melhor precisão se traduz em produtos com qualidades superiores.

Confiabilidade

Indústrias que usam robôs na fabricação viram a produção aumentar exponencialmente. Contanto que recebam manutenção regularmente, eles continuarão realizando um trabalho consistente, não importa quão adversas sejam as condições. O mesmo não pode ser dito dos trabalhadores humanos propensos à doença e à fadiga, o que acaba por afectar a sua produção.

Quais indústrias usam robôs industriais?

Fonte: Pixabay
Muitos fabricantes mudaram ou estão em processo de automatização total do seu processo de produção. As razões para isso são muitas, mas a principal delas é que os robôs são confiáveis, reduzem o custo do pagamento de salários e economizam dinheiro que pode ser redirecionado para outras coisas. A seguir estão algumas das indústrias que utilizam aplicações de braço robótico em seus processos de fabricação.

Indústria automobilística

A robótica na fabricação automotiva foi uma das primeiras a ser adotada no que diz respeito à robótica industrial. Até agora, você não encontrará nenhuma montadora que não empregue robôs de fabricação de automóveis para mais de 75% de sua produção. indústria automobilística responde por cerca de 30% do total de instalações de braços robóticos industriais. O robô mais comumente usado por fabricantes de automóveis é o ABB IRB 6640, que é bom para soldar estruturas de automóveis no lugar.

Indústria aeroespacial

Assim como a indústria automotiva, a fabricação de aviões requer muita potência robótica. A demanda por viagens aéreas está aumentando no mundo todo e, para atender a essa demanda, há uma necessidade de fabricar mais aviões mais rápido do que antes. Robôs industriais são a resposta para essa necessidade, pois são mais rápidos e podem ser programados para lidar com qualquer tipo de tarefa. Aplicações como pintura de peças de motor, vedação, perfuração e soldagem são algumas das coisas que são tratadas por máquinas automatizadas.

Indústria de eletrônicos

A eletrônica faz parte de nossas vidas e não podemos viver sem ela. Sua fabricação envolve muitos componentes cuja montagem pode ser facilmente perdida para os humanos. Robôs industriais estão sendo muito usados ​​agora na fabricação de eletrônicos pois são mais hábeis em lidar com peças minúsculas e sensíveis de aparelhos elétricos. O uso de robôs em salas limpas, por exemplo, melhorou muito a qualidade da eletrônica, pois evita que a poeira entre em contato com as peças internas durante a montagem.

Indústria Alimentar

As embalagens de alimentos agora são manuseadas exclusivamente por robôs. Em alguns lugares, faz até parte dos requisitos contratar os serviços de robôs em um trabalho delicado que é o embalagem e armazenamento. O vantagens de usar robôs no processamento de alimentos é que há menos chance de contaminação, uma vez que os robôs são precisos e rápidos. Colocar os alimentos nas porções e tamanhos certos também se tornou a marca registrada da processamento robótico de alimentos.

Indústria Médica e Farmacêutica

A triagem, engarrafamento, dispensação e inspeção de medicamentos agora são uma reserva de robôs industriais. Os robôs agora foram programados para medir a quantidade exata de medicamentos no último miligrama. Robôs na indústria médica e farmacêutica tornaram mais fácil o manuseio dos medicamentos de uma forma que evita o desperdício excessivo e a contaminação.
Dispositivos médicos delicados, como instrumentos cirúrgicos, agora são fabricados nos tamanhos exatos necessários, usando robôs médicos que estão mudando o mundo. Quando as ferramentas médicas são comprometidas, fica mais difícil para os médicos tratarem adequadamente seus pacientes.

Quanto custa um braço robótico?

Fonte: Pixabay
Os robôs costumavam custar muito mais no passado do que custam agora. A produção em massa tornou possível que os preços caíssem um pouco, mas eles ainda estão na extremidade superior do orçamento. No mercado atual, o preço médio do robô industrial é de cerca de US$ 25,000, mas pode subir para mais de US$ 400,000, dependendo do modelo e do tamanho.
O preço de um braço robótico também tende a aumentar conforme você adiciona mais periféricos e recursos extras. Adições específicas de aplicação, como sensores de colisão e gaiolas de segurança, que são uma necessidade, podem dobrar o preço inicial de toda a máquina.
Como um comprador interessado, você pode optar por um robô novo ou um braço robótico industrial barato que já foi usado antes. Uma vantagem de optar por um robô de segunda mão é que você economiza no custo, embora você possa passar por alguns pequenos contratempos ao longo do caminho.

Os melhores braços robóticos programáveis ​​de 2020

À medida que o uso de braços robóticos em todas as indústrias aumenta, modelos estão sendo criados para lidar com tarefas específicas de aplicação para vários fabricantes. A seguir estão os melhores braços robóticos industriais programáveis ​​de 2020.

Robô de programação educacional mágico DOBOT

Fonte: Pinterest
Este é um braço robótico projetado para multitarefa. Ele pode lidar com impressão 3D, gravação a laser, escolha e coloquemáquinas de desenho, desenho e escrita. É equipado com mais de 20 linguagens de codificação e, ao mesmo tempo, é simples o suficiente para ser usado por um indivíduo iniciante.

Braço robótico totalmente metálico LewanSoul LeArm 6DOF

Fonte: Amazon
Este é um braço que é acionado por um servo para efetuar o movimento com flexibilidade. Possui uma garra de metal forte o suficiente para lidar com cargas pesadas em qualquer direção. O controle do robô pode ser feito sem fio e, ao mesmo tempo, controlado por meio de um smartphone.

Braço robótico QJRB800-1

Isto é um braço robótico criado por EVS que tem uma carga útil máxima de cerca de 1700 libras. O robô inteiro com as outras peças combinadas pesa cerca de 5600 libras, o que fornece uma base muito estável para qualquer tarefa de levantamento pesado comum na maioria das indústrias de manufatura.

Borda do braço robótico Owi

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Este é um braço robótico equipado com cinco articulações controladas por um controlador de interruptor com fio-5 que pode ser operado remotamente. As baterias D podem alimentar o robô ao mesmo tempo em que ele pode ser alimentado por energia CA. Ele tem uma rotação de base de 270° e tem uma vida útil estendida na caixa de engrenagens.

Como escolher braços robóticos industriais

Fonte: Pinterest
Quando se trata de escolher um braço robótico, há coisas que você deve considerar primeiro.

Aplicação

Só porque é um braço robótico não significa necessariamente que você pode usá-lo para abrir sua cerveja, cada braço robótico é projetado para uma aplicação específica. Um braço projetado para pintura não pode ser usado como um braço de polimento ou vice-versa. A menos que o braço robótico seja multifuncional, você ficará preso a um braço robótico de função única.

carga paga

A carga útil refere-se à quantidade máxima de carga que o braço robótico pode suportar. Se você estiver lidando com uma carga mais pesada, como embalagens industriais, precisará optar por um grande braço robótico que pode lidar com cargas mais pesadas com uma simples automação de coleta e colocação.

Grau de liberdade

O movimento que um braço robótico pode manobrar depende do número de eixos. Quanto maior o número de eixos, mais flexível será o braço em termos de movimento. Braços robóticos maiores requerem mais eixos, pois é necessário mais esforço para girar.

Agilidade (Speed)

Se você estiver lidando com tarefas repetitivas, será melhor atendido com um braço robótico de alta velocidade o mais rápido possível, um robô articulado é um exemplo de robô rápido e adequado para tal tarefa. Alguns braços robóticos vêm com opções que permitem ao controlador ajustar a velocidade.

Custo

Você só pode obter o que pode pagar. Se estiver lidando com trabalho de alto volume, como manufatura, precisará de mais de um braço robótico, o que custará muito. Se tudo o que você está procurando é uma engenhoca simples para uso doméstico, então um braço robótico simples e de baixo custo é o que você deve procurar.

Conclusão

A tecnologia de robôs industriais está se tornando indispensável com o passar do tempo. A indústria de manufatura já está praticamente acabada com o trabalho humano enquanto falamos. O pouco que resta do trabalho humano é reduzido à manutenção e ao controle desses robôs quando necessário. Algum dia, no futuro, os robôs serão o recurso padrão em todas as indústrias ao redor do mundo.