Robô industrials São amplamente utilizadas na indústria, em setores como o automobilístico, de eletrodomésticos, alimentício, etc. Elas podem substituir operações mecânicas repetitivas e são máquinas que dependem de sua própria energia e capacidade de controle para realizar diversas funções. Podem obedecer a comandos humanos e também operar de acordo com programas predefinidos. Agora, vamos falar sobre os principais componentes básicos das máquinas.robô industrials.
1. Assunto
A principal maquinaria consiste na base da máquina e no mecanismo de atuação, incluindo o braço principal, o antebraço, o pulso e a mão, que constituem um sistema mecânico com múltiplos graus de liberdade. Alguns robôs também possuem mecanismos de locomoção.Robô industrialsPossuem 6 graus de liberdade ou até mais. O pulso geralmente tem de 1 a 3 graus de liberdade de movimento.
2. Sistema de acionamento
O sistema de acionamento derobô industrialsOs sistemas de acionamento são divididos em três categorias de acordo com a fonte de energia: hidráulico, pneumático e elétrico. Esses três tipos podem ser combinados em um sistema de acionamento composto, conforme a necessidade. Ou podem ser acionados indiretamente por meio de mecanismos de transmissão mecânica, como correias sincronizadas, trens de engrenagens e engrenagens convencionais. O sistema de acionamento possui um dispositivo de potência e um mecanismo de transmissão, que são utilizados para executar as ações correspondentes do mecanismo. Cada um desses três tipos básicos de sistemas de acionamento possui suas próprias características. Atualmente, o sistema de acionamento elétrico é o mais utilizado. Devido à sua baixa inércia, os servomotores CA e CC de alto torque e seus respectivos servoacionadores (conversores de frequência CA, moduladores de largura de pulso CC) são amplamente utilizados. Este tipo de sistema não requer conversão de energia, é fácil de usar e possui controle preciso. A maioria dos motores requer um mecanismo de transmissão delicado: um redutor. Este redutor utiliza engrenagens para reduzir o número de rotações reversas do motor para o número necessário, obtendo-se assim um dispositivo com maior torque, reduzindo a velocidade e aumentando o torque. Quando a carga é grande, o aumento direto da potência do servomotor é muito econômico, e o torque de saída pode ser aumentado através de um redutor dentro de uma faixa de velocidade adequada. Os servomotores são propensos ao aquecimento e à vibração de baixa frequência quando operam em baixas frequências. O trabalho repetitivo e prolongado não é propício para garantir uma operação precisa e confiável. A existência do redutor de precisão permite que o servomotor opere em uma velocidade adequada, aumentando a rigidez do corpo da máquina e fornecendo maior torque. Existem dois tipos principais de redutores atualmente: o redutor harmônico e o redutor RV.
3. Sistema de controle
Osistema de controle de robôÉ o cérebro do robô e o principal fator que determina suas funções e operações. O sistema de controle envia sinais de comando para o sistema de acionamento e o mecanismo de execução de acordo com o programa de entrada, e os controla. A principal tarefa dorobô industrial A tecnologia de controle visa controlar a amplitude de atividades, a postura, a trajetória e o tempo de ação derobô industrialno espaço de trabalho. Possui características como programação simples, operação por menu de software, interface amigável de interação homem-máquina, instruções de operação online e uso conveniente. O sistema de controle é o núcleo do robô, e empresas estrangeiras relevantes acompanham de perto nossos experimentos. Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia microeletrônica, o desempenho dos microprocessadores tem aumentado cada vez mais, enquanto o preço tem diminuído cada vez mais. Atualmente, microprocessadores de 32 bits custam de 1 a 2 dólares americanos. Microprocessadores com boa relação custo-benefício trouxeram novas oportunidades de desenvolvimento para controladores de robôs, possibilitando o desenvolvimento de controladores de baixo custo e alto desempenho. Para garantir que o sistema tenha capacidade suficiente de computação e armazenamento, os controladores de robôs são atualmente compostos principalmente por chips poderosos das séries ARM, DSP, POWERPC, Intel e outras. Como as funções e atribuições dos chips de uso geral existentes não atendem plenamente aos requisitos de alguns sistemas robóticos em termos de preço, funcionalidade, integração e interfaces, surgiu a demanda pela tecnologia SoC (System on Chip) em sistemas robóticos. O processador é integrado com as interfaces necessárias, o que simplifica o projeto dos circuitos periféricos do sistema, reduz o tamanho do sistema e os custos. Por exemplo, a Actel integra núcleos de processador NEOS ou ARM7 em seus produtos FPGA para formar um sistema SoC completo. Em termos de controladores para robôs, a pesquisa concentra-se principalmente nos Estados Unidos e no Japão, e já existem produtos consolidados, como os da empresa americana Deltatau e da japonesa Pengli Co., Ltd. Seus controladores de movimento utilizam a tecnologia DSP como núcleo e adotam uma estrutura aberta baseada em PC. 4. Efetor final O efetor final é um componente conectado à última junta do manipulador. Geralmente, ele é usado para agarrar objetos, conectar-se a outros mecanismos e executar as tarefas necessárias. Os fabricantes de robôs geralmente não projetam nem vendem efetores finais; na maioria dos casos, eles fornecem apenas uma garra simples. Normalmente, o efetor final é instalado no flange de 6 eixos do robô para realizar tarefas em um determinado ambiente, como soldagem, pintura, colagem e carga e descarga de peças, tarefas que exigem a atuação de robôs.
Visão geral dos servomotores O servoacionador, também conhecido como "controlador servo" ou "amplificador servo", é um controlador usado para controlar servomotores. Sua função é semelhante à de um conversor de frequência em motores CA comuns e faz parte do sistema servo. Geralmente, o servomotor é controlado por meio de três métodos: posição, velocidade e torque, para alcançar um posicionamento de alta precisão do sistema de transmissão.
1. Classificação de servomotores Divide-se em duas categorias: servomotores CC e servomotores CA.
Os servomotores CA são subdivididos em servomotores assíncronos e servomotores síncronos. Atualmente, os sistemas CA estão gradualmente substituindo os sistemas CC. Comparados aos sistemas CC, os servomotores CA apresentam vantagens como alta confiabilidade, boa dissipação de calor, baixo momento de inércia e capacidade de operar sob alta pressão. Por não possuírem escovas nem engrenagens, o sistema servo CA também se torna um sistema servo sem escovas, sendo os motores utilizados motores assíncronos de gaiola e motores síncronos de ímã permanente com estrutura sem escovas. 1) Os servomotores CC são divididos em motores com escovas e motores sem escovas.
①Os motores com escovas têm baixo custo, estrutura simples, alto torque de partida, ampla faixa de velocidade, fácil controle, requerem manutenção, mas esta é fácil de manter (substituição das escovas de carvão), produzem interferência eletromagnética, têm requisitos quanto ao ambiente de uso e são geralmente utilizados em situações industriais e civis sensíveis ao controle de custos;
②Os motores brushless são pequenos e leves, com grande potência e resposta rápida. Possuem alta velocidade e baixa inércia, torque estável e rotação suave. O controle é complexo e inteligente. O método de comutação eletrônica é flexível, podendo operar com onda quadrada ou senoidal. O motor é isento de manutenção e eficiente. Economiza energia, apresenta baixa radiação eletromagnética, baixo aumento de temperatura e longa vida útil, sendo adequado para diversos ambientes.
2. Características dos diferentes tipos de servomotores
1) Vantagens e desvantagens do servomotor CC Vantagens: controle preciso de velocidade, características de torque e velocidade muito robustas, princípio de controle simples, fácil de usar e preço acessível. Desvantagens: comutação das escovas, limite de velocidade, resistência adicional, geração de partículas de desgaste (não adequado para ambientes livres de poeira e explosivos)
2) Vantagens e desvantagens do servomotor CA Vantagens: boas características de controle de velocidade, controle suave em toda a faixa de velocidade, praticamente sem oscilação, alta eficiência superior a 90%, menor geração de calor, controle de alta velocidade, controle de posição de alta precisão (dependendo da precisão do encoder), dentro da área de operação nominal, pode atingir torque constante, baixa inércia, baixo ruído, sem desgaste de escovas e sem necessidade de manutenção (adequado para ambientes livres de poeira e explosivos). Desvantagens: O controle é mais complexo, os parâmetros do driver precisam ser ajustados no local e os parâmetros PID precisam ser determinados, além de serem necessárias mais conexões. Atualmente, os servoacionamentos convencionais utilizam processadores de sinal digital (DSP) como núcleo de controle, capazes de implementar algoritmos de controle relativamente complexos e alcançar digitalização, conectividade em rede e inteligência. Os dispositivos de potência geralmente utilizam circuitos de acionamento projetados com módulos de potência inteligentes (IPM) como núcleo. O IPM integra o circuito de acionamento e possui circuitos de detecção e proteção contra falhas, como sobretensão, sobrecorrente, superaquecimento e subtensão. O software também é adicionado ao circuito principal, incluindo um circuito de partida para reduzir o impacto do processo de inicialização no driver. A unidade de acionamento de potência primeiro retifica a energia trifásica de entrada ou a energia da rede elétrica por meio de um circuito retificador trifásico em ponte completa para obter a corrente contínua correspondente. A energia trifásica retificada ou a energia da rede elétrica é então convertida em frequência por um inversor de tensão PWM senoidal trifásico para acionar um servomotor CA síncrono de ímã permanente trifásico. Todo o processo da unidade de acionamento de potência pode ser resumido como um processo CA-CC-CA. O circuito topológico principal da unidade retificadora (CA-CC) é um circuito retificador trifásico de ponte completa não controlado.
Vista explodida de um redutor harmônico. A empresa japonesa Nabtesco levou de seis a sete anos, desde a proposta do projeto do redutor de velocidade variável (RV) no início da década de 1980 até alcançar um avanço significativo na pesquisa desse tipo de redutor em 1986; e a Nantong Zhenkang e a Hengfengtai, pioneiras na China a obter resultados, também levaram de seis a oito anos. Isso significa que nossas empresas locais não têm oportunidades? A boa notícia é que, após vários anos de implementação, as empresas chinesas finalmente obtiveram alguns avanços significativos.
*O artigo foi reproduzido da internet. Caso haja alguma violação de direitos autorais, entre em contato conosco para que possamos removê-lo.
Data da publicação: 15 de setembro de 2023
