Robô móvel autónomo AMR SLAM com navegação e condução autónoma para movimentação de materiais industriais.

Princípios básicos da tecnologia 

O funcionamento do robô de manipulação da série YH baseia-se no trabalho coordenado de quatro componentes principais: 

1. Perceção e posicionamento ambiental

- Utilizar tecnologia de fusão multissensor, incluindo radar laser, sensores visuais e sensores ultrassónicos.

- A navegação por laser SLAM pode atingir um erro de posicionamento de ±10 mm e pode mapear e navegar autonomamente sem balizas predefinidas.

- A navegação visual SLAM utiliza câmaras para identificar características do ambiente, tem um custo relativamente baixo e é adequada para cenários de iluminação estável. 

2. Sistema de Controlo de Movimento

- Cenário de carga leve (≤500 kg): Utiliza tração diferencial ou rodas McNamee, permitindo movimentos flexíveis como o deslocamento para a frente, movimento lateral e rotação, adequado para operações em passagens estreitas.

- Cenário de carga pesada (≥1 tonelada): Utiliza acionamento por volante + mecanismo de elevação por garfos, com capacidade de carga até 5 toneladas ou mais.

- Capaz de operar em passagens estreitas. 

3. Planeamento Autónomo de Trajetórias

- Cálculo em tempo real da rota de transporte ideal, com um tempo de resposta inferior a 500 ms.

- Quando vários robôs estão a operar num cluster, o sistema otimiza automaticamente o caminho para evitar congestionamentos.

- Ao encontrar obstáculos dinâmicos, o sistema pode decidir autonomamente desviar-se ou esperar, em vez de simplesmente parar. 

4. Fusão Multissensorial para Evitar Obstáculos

- Equipado com radar laser de 16 linhas (campo de visão horizontal de 270°), dispositivo de deteção de altura ao solo (0,1 - 3 m) e sensor de colisão (limiar de pressão de disparo de 0,5 N).

- Através do mecanismo de compensação de trajetória, a câmara inferior captura as características do solo para calibração de posição em tempo real.

Composição de Robôs Industriais

1. Corpo mecânico

Estes são os "ossos" e os "músculos" do robô, a parte que realiza a ação diretamente.

1.1 Estrutura: É constituída normalmente por uma base, braço maior, braço menor, pulso e flange final.

1.2 Articulações e Graus de Liberdade: Ligado por múltiplas articulações (rotativas ou móveis), proporcionando diferentes graus de liberdade (GDL). O robô industrial de seis eixos tem 6 graus de liberdade e simula a flexibilidade de um braço humano.

1.3 Efetor final: Uma ferramenta instalada na extremidade do pulso que está em contacto direto com o objeto que está a ser operado. Exemplos incluem garras (pneumáticas/elétricas), ventosas, pistolas de soldar, pistolas de pintura, cabeças de retificação, cabeças de corte a laser, etc.

2. Sistema de acionamento

Esta é a "fonte de energia" dos robôs industriais e é responsável por fornecer a energia necessária para o movimento de várias articulações.

2.1 Servomotores: os mais utilizados, proporcionando um controlo de posição e velocidade de elevada precisão e elevada resposta.

2.2 Dispositivos hidráulicos/pneumáticos: Utilizados em cenários de serviço pesado (hidráulicos) ou de fixação simples (pneumáticos), mas menos comuns em robôs multieixos de alta precisão.

2.3 Redutor: Liga o motor à junta para reduzir a velocidade, aumentar o binário e melhorar a precisão do posicionamento.

Componentes principais: redutor RV (frequentemente utilizado em articulações de carga pesada) e redutor harmónico (frequentemente utilizado em articulações de carga leve ou articulações do pulso).

3. Sistema de controlo

Este é o "cérebro" do robô, que processa informação, planeia trajetórias e dá instruções.

3.1 Hardware do controlador: Um computador industrial ou um armário de controlo dedicado contendo circuitos de CPU, memória e interface.

3.2 Software/Algoritmo de Controlo:

3.2.1 Controlo do Movimento: Resolver a cinemática inversa e planear as trajetórias de movimento das articulações de forma a garantir suavidade e precisão.

3.2.2 Controlo Lógico: Processa os sinais de entrada e saída (E/S) e coordena a cooperação com outros dispositivos (por exemplo, tapetes transportadores, sensores).

3.2.3 Interface Homem-Máquina (IHM): Painel de controlo para que os operadores programem, depurem e monitorizem o estado do robô.

4. Sistema de percepção

Estes são os "cinco sentidos" do robô, utilizados para obter informações sobre o seu estado interno e ambiente externo, e são a chave para alcançar a inteligência.

4.1 Sensores internos:

4.1.2 Encoder: Deteta o ângulo e a velocidade do motor para obter o controlo em malha fechada.

4.1.3 Sensor de binário: deteta a força nas juntas e é utilizado para deteção de colisões ou controlo de força na retificação.

4.2 Sensores exteriores:

4.2.1 Sistema de visão: câmara industrial, scanner 3D, para posicionamento, identificação e inspeção de qualidade.

4.2.2 Sensores de força/táteis: Montados na extremidade para montagem de precisão ou retificação com força constante.

4.2.3 Sensores de segurança: Lidar, cortinas de luz de segurança, utilizados para monitorizar o pessoal circundante e garantir o encerramento seguro.

5. Sistemas de assistência

Embora não seja uma peça central em movimento, é essencial para o funcionamento:

5.1 Sistema de alimentação: unidade de alimentação, regulador de tensão.

5.2 Sistema de circuito de ar: Fornece ar comprimido à garra pneumática ou cilindro de equilíbrio.

5.3 Sistema de refrigeração: Dispositivo de refrigeração por ventoinha ou água para evitar o sobreaquecimento do motor e do painel de controlo.

5.4 Vedação de segurança e botão de paragem de emergência: proteção física que cumpre as normas de segurança.

Os robôs industriais já estão presentes em quase todos os setores da indústria transformadora. O seu principal objetivo é substituir os humanos na execução de tarefas repetitivas, perigosas e que exigem elevada precisão. 

1. Os aplicativos mais comuns

1.1 Manuseamento, carregamento e descarregamento

1.1.1 Recolha e posicionamento automático de materiais para máquinas-ferramenta, máquinas de injeção e máquinas de estampagem.

1.1.2 Transferência de materiais em armazéns e linhas de produção

1.2 Soldadura

1.2.1 Soldadura por pontos e soldadura por arco de carroçarias

1.2.2 Soldadura de estruturas de aço, máquinas de construção e tubagens

1.3 Montagem

1.3.1 Fixação por parafuso, instalação de rolamentos, montagem de componentes

1.3.2 Montagem de componentes eletrónicos 3C, eletrodomésticos e automóveis

1.4 Retificação, polimento e rebarbação

1.4.1 Processamento de ferragens, acessórios para casas de banho, peças fundidas, peças em liga de alumínio

1.4.2 Substituição do trabalho manual, reduzindo os danos relacionados com o pó

1.5 Pulverização, revestimento

1.5.1 Pintura para automóveis, eletrodomésticos e mobiliário

1.5.2 À prova de explosão, uniforme, poupa tinta

1.6 Paletização, embalagem

1.6.1 Empilhamento automático de caixas de cartão, sacos e barris

1.6.2 Comumente utilizado em alimentos, bebidas, produtos químicos e logística.

1.7 Inspeção e triagem

1.7.1 Robôs de visão: inspeção de aparência, medição de dimensões, triagem de produtos defeituosos

1.7.2 Muito utilizado nas indústrias eletrónica, alimentar e farmacêutica.

1.8 Corte e processamento

1.8.1 Corte a laser, corte por jato de água, aparar portões, perfuração

1.8.2 Transformação de automóveis, chapas metálicas, borracha e plástico

2. Principais setores de aplicação

2.1 Indústria automóvel, o maior consumidor: soldadura por pontos, soldadura por arco, montagem, pulverização

2.2 Electrónica 3C, telemóveis, computadores: montagem, inspecção, aplicação de cola

2.3 Máquinas de construção, escavadoras, gruas: soldadura, esmerilamento

2.4 Ferragens e eletrodomésticos, aparelhos de ar condicionado, frigoríficos, utensílios de cozinha: soldadura, montagem

2.5 Alimentos e produtos farmacêuticos: triagem, acondicionamento e paletização

2.6 Logística e armazenagem: desmontagem de paletes, carga e descarga

2.7 Transporte ferroviário, navios, estruturas de aço: soldadura, corte

3. Benefícios da utilização de robôs

3.1 Qualidade estável e elevada consistência

3.2 Funcionamento ininterrupto 24 horas por dia, alta eficiência

3.3 Reduzir as lesões no trabalho e doenças profissionais, fumos de soldadura, poeiras de esmerilamento, altas temperaturas

3.4 Menores custos de mão-de-obra, adequados para a produção em massa.

Aumento da eficiência

Funcionamento ininterrupto 24 horas por dia, sem limitações de fadiga. Um único robô pode substituir 2 a 3 trabalhadores manuais.

Após a implementação de um determinado sistema de gestão de stocks para o comércio eletrónico, o volume diário de processamento de encomendas aumentou de 50.000 para 120.000 artigos, resultando num aumento de 140% na eficiência.

- O tempo de transferência de veículos entre estações na fábrica foi reduzido de 15 minutos para 5 minutos, e o tempo de ciclo da linha de produção aumentou 67%. 

Economia de custos

- O armazém de média dimensão (com 5 robôs) poupa mais de 400.000 yuans em custos de mão-de-obra anualmente. O investimento em equipamento é normalmente pago em 1 a 2 anos.

O consumo de energia é apenas 30% do dos empilhadores tradicionais. Possui carregamento automático e pode funcionar durante 4 horas após uma carga de 1 hora. 

Segurança e Precisão

O sistema de desvio de obstáculos com múltiplos sensores tem um tempo de resposta de ≤ 100 ms. Ao encontrar um obstáculo, consegue completar a travagem em 0,3 segundos.

- Após a aplicação num armazém industrial, a incidência de acidentes relacionados com a segurança no manuseamento diminuiu para 0.

- A taxa de erros na triagem de mercadorias desceu de 0,1% na operação manual para 0,01%, e a taxa de danos nas mercadorias diminuiu de 2% para menos de 0,2%.

- A precisão de posicionamento do material do novo veículo robótico Ren para folhas de alumínio, composto por um robô e um filho, é controlada com uma margem de erro de 5 mm. 

Flexibilidade e Inteligência

- Os robôs podem formar uma rede auto-organizável através de uma rede local e negociar autonomamente o planeamento de rotas e a alocação de tarefas.

- O sistema integra-se perfeitamente, conseguindo a automatização completa do processo de "armazenagem - manuseamento - triagem - expedição".

- Após ter sido implementada por uma empresa de fabrico, a eficiência da rastreabilidade dos materiais na linha de produção aumentou 80%.