Robôs industriais: uma análise das principais tecnologias e aplicações da indústria

 

Como equipamento central na fabricação moderna, os robôs industriais são dispositivos automatizados altamente programáveis ​​capazes de realizar operações complexas com alta precisão e estabilidade em vários cenários industriais através de programas pré-definidos. Seu escopo de aplicação abrange campos como fabricação de automóveis, montagem eletrônica, processamento de metais e manuseio logístico, melhorando efetivamente a eficiência da produção e reduzindo os custos de mão-de-obra. Este artigo irá mergulhar nas características técnicas, métodos de classificação, componentes principais e aplicações industriais de robôs industriais.

 

I. Características técnicas e classificação

As principais vantagens dos robôs industriais residem em sua flexibilidade, precisão e durabilidade. De acordo com diferentes padrões técnicos, os robôs industriais podem ser classificados principalmente nas seguintes categorias:

1. Classificação por Tipo Estrutural

Robôs de coordenadas cartesianas: Conseguem movimento através de três eixos lineares ortogonais e são adequados para tarefas simples de manuseio e posicionamento.

- Robôs articulados: adotam uma estrutura de juntas multi-rotativas, com movimento flexível, e são adequados para processos complexos, como soldagem e montagem.

Robôs SCARA: Com um design de junta horizontal, eles equilibram velocidade e precisão e são frequentemente usados ​​para montagem de componentes eletrônicos.

Robôs paralelos: Com uma estrutura de cadeia multi-ramificada, eles oferecem alta velocidade e desempenho de alta precisão e são adequados para cenários como classificação e embalagem.

 

2. Classificação pelo modo de controle

- Robôs servo-controlados: eles alcançam movimento preciso através de um sistema de feedback de loop fechado e são adequados para usinagem de alta precisão.

Robôs não servo-controlados: Eles contam com dispositivos de limite mecânicos e são adequados para tarefas fixas repetitivas.

 

3. Classificação por Nível de Inteligência

- Ensinar - robôs de programação: Eles requerem orientação manual e ensino e são adequados para linhas de produção padronizadas.

Robôs perceptivos: integram sensores de visão e força e podem se adaptar às mudanças ambientais.

Robôs colaborativos inteligentes (Cobots): Eles têm funções de interação humano-máquina e podem compartilhar o espaço de trabalho com os trabalhadores.

 

II. Sistemas principais e tecnologias-chave

Robôs industriaissão compostos por um corpo mecânico, um sistema de acionamento, um sistema de controle e um sistema de percepção:

- Corpo mecânico: Inclui mecanismos executivos, como o braço e o pulso, e os materiais são principalmente liga de alumínio leve ou fibra de carbono.

- Sistema de acionamento: Servomotores e redutores armônicos estão no núcleo, garantindo resposta de alta velocidade e alta saída de binário.

- Sistema de controle: Baseado em um sistema operacional em tempo real (RTOS), ele suporta controle colaborativo multi-eixo e planejamento de caminho.

- Sistema de percepção: Integra sensores como lidar e visão 3D para alcançar a apreensão adaptativa e a evitação de obstáculos.

 

Os principais indicadores de desempenho incluem a precisão de posicionamento repetido (dentro de ± 0,02 mm), capacidade de carga (de 3 kg a 500 kg), raio de trabalho (de 0,5 m a 4 m) e graus de liberdade (4 - 7 eixos). Estes parâmetros afetam diretamente a gama aplicável dos robôs.

 

III. Aplicações da indústria e tendências de desenvolvimento

1. Fabricação de automóveis: Ele representa 40% do volume total de aplicação, cobrindo processos como soldagem, pintura e montagem final. Robôs de seis eixos dominam neste campo.

2. eletrônica 3C: os robôs SCARA são usados para a montagem precisa de telefones móveis e computadores, e os robôs colaborativos participam na inspeção e embalagem de qualidade.

3. Logística e armazenamento: AGVs e braços robóticos trabalham em colaboração para realizar a classificação e paletização automática da carga.

4. Campos emergentes: A demanda em campos como a produção de baterias de energia nova e o processamento de dispositivos médicos está crescendo rapidamente.

 

As futuras direções de desenvolvimento se concentram em:

Atualização inteligente: algoritmos de IA auxiliam na tomada de decisão autônoma e otimização de processos.

- Produção flexível: o design modular suporta mudanças rápidas de modelo para atender aos requisitos de produção em lotes pequenos de várias variedades.

Aprofundimento da colaboração humano-robô: sensores de segurança e tecnologias de controle adaptativo melhoram a segurança da colaboração.

 

IV. Desafios técnicos e direções de otimização

Atualmente, os robôs industriais precisam romper gargalos técnicos, como a percepção em tempo real em ambientes altamente dinâmicos, o agendamento colaborativo multi-máquina e o design de componentes de longa vida útil. Além disso, reduzir a dependência da importação de componentes principais (como redutores) e desenvolver soluções de baixo custo será a chave para promover a popularização da indústria.

 

Como o principal transportador da Quarta Revolução Industrial, os robôs industriais estão evoluindo de dispositivos de execução de função única para nós de produção inteligentes. Seu progresso tecnológico continuará a remodelar a paisagem global da manufatura. As empresas precisam avaliar de forma abrangente fatores como carga, precisão e custo de implantação com base em suas próprias necessidades e selecionar soluções de robôs adequadas para maximizar a eficiência da produção.