Manipuladores industriais ou manipuladores robóticos são máquinas usadas para manipular ou controlar materiais sem fazer contato direto. Originalmente, era usado para manipular objetos radioativos ou de risco biológico que podem ser difíceis para uma pessoa manusear. Mas agora eles estão sendo usados em muitas indústrias para realizar tarefas como levantar objetos pesados, soldar continuamente com boa precisão, etc. Além das indústrias, eles também estão sendo usados em hospitais como instrumentos cirúrgicos. E hoje os médicos usam extensivamente manipuladores robóticos em suas operações.
Antes de falar sobre os diferentes tipos de manipuladores industriais, gostaria de falar sobre as juntas.
Uma junta tem duas referências. O primeiro é o referencial regular que é fixo. O segundo quadro de referência não é fixo e se moverá em relação ao primeiro quadro de referência dependendo da posição da junta (ou valor da junta) que define sua configuração.
Aprenderemos sobre duas juntas que são utilizadas na fabricação de diferentes tipos de Manipuladores Industriais.
1. Junta giratória:
Eles têm um grau de liberdade e descrevem movimentos rotacionais (1 grau de liberdade) entre objetos. Sua configuração é definida por um valor que representa a quantidade de rotação em torno do eixo z do primeiro referencial.
Aqui podemos ver a junta de rotação entre dois objetos. Aqui o seguidor pode ter movimento rotacional em torno de sua base.
2. Junta Prismática:
As juntas prismáticas têm um grau de liberdade e são usadas para descrever movimentos translacionais entre objetos. Sua configuração é definida por um valor que representa a quantidade de translação ao longo do eixo z do primeiro quadro de referência.
Aqui você pode ver várias juntas prismáticas em um sistema.
Diferentes tipos de manipuladores industriais
Em indústrias, muitos tipos de manipuladores industriais são usados de acordo com seus requisitos. Alguns deles estão listados abaixo.
- Robô de coordenadas cartesianas:
Neste robô industrial, seus 3 eixos principais possuem juntas prismáticas ou se movem linearmente entre si. Os robôs cartesianos são mais adequados para dispensar adesivos, como na indústria automotiva. A principal vantagem dos cartesianos é que eles são capazes de se mover em várias direções lineares. E também podem fazer inserções em linha reta e são fáceis de programar. As desvantagens do robô cartesiano são que ele ocupa muito espaço, pois a maior parte do espaço neste robô não é utilizada.
- Robô SCARA:
O acrônimo SCARA significa Braço do robô de montagem de conformidade seletiva ou Braço do robô articulado de conformidade seletiva. Os robôs SCARA têm movimentos semelhantes aos de um braço humano. Essas máquinas compreendem uma articulação de 'ombro' e 'cotovelo' juntamente com um eixo de 'pulso' e movimento vertical. Os robôs SCARA possuem 2 juntas de rotação e 1 junta prismática. Os robôs SCARA têm movimentos limitados, mas também é uma vantagem, pois podem se mover mais rápido do que outros robôs de 6 eixos. Também é muito rígido e durável. Eles são usados principalmente em aplicações que requerem movimentos rápidos, repetíveis e articulados ponto a ponto, como paletização, paletização DE, carregamento / descarregamento de máquina e montagem. Suas desvantagens são que ele tem movimentos limitados e não é muito flexível.
- Robô cilíndrico:
É basicamente um braço de robô que se move em torno de um poste em forma de cilindro. Um sistema robótico cilíndrico tem três eixos de movimento - o eixo de movimento circular e os dois eixos lineares no movimento horizontal e vertical do braço. Portanto, possui 1 junta de rotação, 1 junta cilíndrica e 1 junta prismática. Hoje os robôs cilíndricos são menos usados e são substituídos por robôs mais flexíveis e rápidos, mas tem um lugar muito importante na história, pois era usado para agarrar e segurar tarefas muito antes do desenvolvimento de robôs de seis eixos. Sua vantagem é que ele pode se mover muito mais rápido do que o robô cartesiano se dois pontos tiverem o mesmo raio. Sua desvantagem é que requer esforço para transformar o sistema de coordenadas cartesianas em um sistema de coordenadas cilíndricas.
- Robô PUMA:
O PUMA (Máquina Universal Programável para Montagem ou Braço de Manipulação Universal Programável) é o robô industrial mais comumente usado em operações de montagem, soldagem e laboratórios universitários. É mais semelhante ao braço humano do que ao robô SCARA. Tem uma grande flexibilidade mais que o SCARA mas também reduz a sua precisão. Portanto, eles são usados em trabalhos de menor precisão, como montagem, soldagem e manuseio de objetos. Tem 3 juntas de rotação, mas nem todas as juntas são paralelas, a segunda junta da base é ortogonal às outras juntas. Isso torna o PUMA compatível em todos os três eixos X, Y e Z. Sua desvantagem é a menor precisão, por isso não pode ser usado em aplicações críticas e de alta precisão necessárias.
- Robôs polares:
Às vezes é considerado como robôs esféricos. Estes são braços de robô estacionários com envelopes de trabalho esféricos ou quase esféricos que podem ser posicionados em um sistema de coordenadas polares. Eles são mais sofisticados do que os robôs cartesianos e SCARA, mas sua solução de controle é muito menos complicada. Possui 2 juntas de rotação e 1 junta prismática para fazer um espaço de trabalho quase esférico. Seus principais usos são em operações de manuseio em linha de produção e robô pick and place.
Em termos de design de pulso, tem duas configurações:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) como o braço humano e Roll-Pitch-Roll como o pulso esférico. O pulso esférico é o mais popular porque é mecanicamente mais simples de implementar. Apresenta configurações singulares que podem ser identificadas e consequentemente evitadas ao operar com o robô. O comércio entre a simplicidade de soluções robustas e a existência de configurações singulares é favorável ao design esférico do pulso, e essa é a razão do seu sucesso.