Como equipamento chave na automação industrial moderna, robôs industriais desempenham um papel fundamental na melhoria da eficiência da produção, melhorando a qualidade do produto e reduzindo os custos trabalhistas. No entanto, o elevado custo de aquisição torna-se muitas vezes uma grande barreira para as empresas que procuram adotar robôs industriais. Muitos podem presumir que a complexa estrutura corporal dos robôs industriais leva a altos custos de fabricação. Na realidade, o estrutura corporal representa apenas cerca de 10%-28% do custo total. O que realmente determina o preço dos robôs industriais é a sua componentes principais: o redutor, servo motor e controlador. Juntos, esses três componentes principais representam aproximadamente 70% do custo total, servindo como fatores-chave no desempenho do robô e nos aspectos mais desafiadores tecnologicamente.
O controlador é o sistema de controle central de um robô industrial, funcionando como um cérebro humano. Ele recebe e processa dados de sensores, executa planejamento de movimento e coordena o movimento de cada junta. Um excelente controlador deve possuir as seguintes características principais:
• Alto poder computacional:
Os robôs industriais precisam processar grandes quantidades de dados de sensores em tempo real e realizar cálculos cinemáticos e dinâmicos complexos, exigindo capacidades computacionais poderosas.
• Desempenho em tempo real:
O controlador deve responder rapidamente a comandos externos e feedback do sensor para garantir controle de movimento preciso e em tempo real.
• Estabilidade e Confiabilidade:
Operando em ambientes industriais adversos, o controlador deve manter alta confiabilidade e estabilidade para operação contínua.
• Suporte para algoritmos avançados de controle de movimento:
Os robôs industriais modernos executam trajetórias de movimento complexas (por exemplo, interpolação linear, interpolação circular), necessitando de controladores que suportem algoritmos sofisticados.
A complexidade da tecnologia de controladores reside em design de hardware, desenvolvimento de software e otimização de algoritmos. Processadores de alto desempenho, interfaces de sensores de precisão e algoritmos de controle avançados contribuem para o alto custo. Além disso, os controladores envolvem propriedade intelectual e taxas de licenciamento, aumentando ainda mais a estrutura de custos.
O redutor é o componente central das juntas de um robô industrial, responsável por converter a rotação de alta velocidade do motor em saída de baixa velocidade e alto torque garantindo ao mesmo tempo precisão e estabilidade do movimento. Isso afeta criticamente a capacidade de carga, a velocidade e a precisão de posicionamento do robô.
O alto custo dos redutores decorre de:
• Precisão extrema de fabricação:
Particularmente para drives harmônicos e redutores RV, a usinagem de engrenagens internas requer precisão em nível de mícron, exigindo equipamentos caros e rigoroso controle de qualidade.
• Processos de Fabricação Complexos:
A produção de redutores envolve múltiplas etapas – retificação, tratamento térmico, montagem – cada uma exigindo habilidade e conhecimento especializado.
• Altos padrões de materiais:
Os redutores devem suportar altos torques e forças de impacto, necessitando de materiais de alta resistência e resistentes ao desgaste, que são caros.
Entre os vários tipos de redutores, os acionamentos harmônicos e os redutores RV são amplamente utilizados em juntas de robôs devido à sua alta precisão, rigidez e densidade de torque. No entanto, a sua dificuldade de fabricação também os torna os mais caros.
O servo motor atua como a “fonte de energia” dos robôs industriais, fornecendo controle de movimento com posicionamento preciso, velocidade e ajustes de torque. Ao contrário dos motores padrão, os servomotores permitem a execução precisa do movimento com base em sinais de controle, garantindo que os robôs sigam trajetórias predefinidas.
O alto custo dos servomotores é atribuído a:
• Alta capacidade de resposta:
Deve se ajustar rapidamente aos sinais de controle para movimentos precisos e de alta velocidade.
• Precisão excepcional:
Requer controle de posição, velocidade e torque de alta precisão para um movimento suave do robô.
• Confiabilidade em condições adversas:
Deve suportar altas temperaturas, vibrações e poeira em ambientes industriais.
Para atender a essas demandas, os servomotores utilizam materiais magnéticos de alto desempenho, sensores de precisão e algoritmos de controle complexos, todos contribuindo para seu custo elevado.
O alto custo dos robôs industriais não decorre da sua estrutura corporal, mas sim da sua componentes principais - redutores, servomotorese controladores. Esses três elementos não são apenas críticos para o desempenho do robô, mas também representam as mais altas barreiras tecnológicas do setor.
