Como selecionar o cobot certo para sua aplicação

Sep 05, 2023

Nos últimos anos, você provavelmente viu robôs colaborativos (cobots) fazendo de tudo, desde empilhar paletes em um armazém até fazer batatas fritas em uma rede de fast-food. Os co-bots de hoje são fortes o suficiente para lidar com cargas úteis de até 55 libras com precisão e seguros o suficiente para operar lado a lado com trabalhadores humanos. Embora os cobots aprendam continuamente a executar tarefas mais complexas, como configurar aplicações, a interface homem-máquina (HMI) tornou-se muito mais simples. A configuração pode ser feita em pouco tempo, e tablets semelhantes a PCs com telas sensíveis ao toque e programação intuitiva tornam o sistema fácil de aprender para os funcionários.

Capitalizar os benefícios dos cobots, é claro, requer a escolha do cobot certo para o trabalho. Este artigo discute cinco considerações principais para selecionar um cobot para sua aplicação de manufatura.

Na fabricação, os cobots realizam tarefas que incluem seleção e colocação, paletização, montagem, soldagem e atendimento de máquinas. O processo de seleção começa com a compreensão dos parâmetros das tarefas que um cobot irá realizar. O movimento do cobot é baseado num movimento fixo e repetitivo ou num movimento variável baseado numa entrada de sensor? Com que rapidez o movimento ocorre? Qual é o espaço disponível em que o cobot pode operar? Os tipos específicos de movimento necessários identificarão o número necessário de eixos ou juntas. É necessária interação direta com humanos? Numa aplicação de paletização, por exemplo, o cobot descarregará da célula de produção diretamente para a palete ou para uma área de preparação? Há necessidade de rotacionar os itens a serem paletizados? As informações descobertas orientam decisões para determinar a configuração específica do cobot e as interfaces necessárias para os operadores pretendidos.

Os fatores importantes necessários para projetar o sistema cobot ideal incluem tamanho e peso da carga útil, alcance esperado, requisitos de repetibilidade e área útil disponível. A carga é extremamente importante porque afeta todo o pacote do cobot, enquanto os requisitos de peso e alcance estabelecem o tamanho e o número de juntas necessárias para controlar adequadamente a carga útil.

A tarefa de movimento e o design das seções do robô (cintura, ombro, cotovelo, pulso e efetor final) determinam os requisitos de torque e velocidade dos motores articulares, bem como o comprimento dos braços entre as articulações. Quanto mais pesada a carga útil e maior o alcance, mais torque será necessário para atingir o movimento ideal. A repetibilidade do cobot identifica o quão próximo da posição alvo o robô pode atingir cada vez que é solicitado a se mover para essa posição.

A repetibilidade é representada por uma posição positiva ou negativa em relação ao alvo – quanto menor for o valor, melhor será a repetibilidade. A área útil disponível deve ser considerada para todo o alcance do robô. Na aplicação de paletização mencionada anteriormente, são necessários o peso e a forma de cada item a ser paletizado, mais o peso do mecanismo de pinça. A distância percorrida que o item selecionado deve percorrer da célula de trabalho até o palete, bem como a largura do palete, determinarão o alcance do cobot. Finalmente, a velocidade esperada da célula de trabalho para entregar os itens à estação de paletes determinará a rapidez com que o cobot deve recolher e colocar o item.

Os designers do Cobot coletam essas informações específicas para analisar a cinemática associada aos movimentos necessários. A cinemática inversa analisa caminhos de movimento específicos e determina os parâmetros de cada junta variável para alcançar a posição e orientação do efetor final. Os cálculos analisam os requisitos inerciais que afetam os requisitos de aceleração de cada junta, os parâmetros de torque e velocidade associados aos motores em cada junta e a geometria do movimento. Os comprimentos dos elementos entre as juntas determinam o momento de carga em cada uma das juntas à medida que move o atuador final para a posição desejada. A base destes cálculos são os Parâmetros Denavit-Hartenberg que incluem:

deslocamento ao longo do eixo z anterior (eixo de rotação) para normal comum (eixo x, que é o z da próxima junta)