O robô industrial é oficialmente definido pela International Organization for Standardization ( ISO ) como um sistema controlado automaticamente, multi-aplicação, reprogramável, multiuso, manipulador programável em três ou mais eixos.
As aplicações típicas incluem robôs para soldagem , pintura e montagem . A vantagem da robótica industrial é a sua velocidade de execução e precisão, bem como a repetição desta precisão ao longo do tempo.
No entanto, uma pesquisa realizada pela OCDE em 2018 mostra que a robotização industrial representa uma perda de empregos em torno de 15%, e uma modificação para 32% deles.
Os robôs industriais são amplamente utilizados na indústria automotiva . O seu design requer um bom conhecimento técnico e um nível muito elevado na área da engenharia .
Um robô industrial é um sistema que possui vários eixos como um braço humano, muitas vezes composto por seis graus de liberdade, três eixos destinados ao posicionamento e três eixos de orientação que permitem mover e orientar uma ferramenta (órgão efetor) em um determinado espaço de trabalho.
Podemos distinguir:
Um robô é composto por uma parte mecânica, o próprio braço, de um gabinete de controle constituído por uma unidade central que controla a eletrônica de controle de um ou mais eixos que garante o servo-controle, de acionamentos de velocidade variável linguagem de programação que torna possível controlar o robô (LM desenvolvido por Ensimag Grenoble, linguagem básica do tipo Adept) que integra um transformador de coordenadas para transformar um valor cartesiano em dados do codificador do motor.
Alguns robôs possuem um modo de aprendizagem que permite repetir os movimentos executados livremente com as mãos, sendo o elemento essencial a fidelidade a capacidade do robô em atingir sucessivamente a mesma posição dentro de uma tolerância definida, um procedimento de calibração permite tirar o zero de cada um dos eixos. Podem ser associados a um sistema de visão artificial que lhes permite corrigir os movimentos.
Por razões de segurança, esses robôs são protegidos por gaiolas ou invólucros para evitar que humanos se aproximem muito deles.
A disseminação e o aprimoramento de técnicas robóticas permitem que as fábricas operem no escuro .
Os ancestrais dos robôs são robôs , o XVII º século. De certa forma, na medida em que os computadores os tornavam totalmente interativos com os humanos, os primeiros robôs foram os primeiros computadores , projetados durante a Segunda Guerra Mundial e fabricados logo depois. Mas sendo suas ações limitadas a operações intelectuais, os primeiros robôs propriamente ditos são os dispositivos que, sínteses de autômatos e computadores, podem executar automaticamente tarefas físicas no lugar de humanos, isso de forma mais eficiente e rápida e com precisão.
Em 1954, o americano George Devol depositou a patente do Unimate , o primeiro robô industrial. É um braço articulado capaz de transferir um objeto de um lugar para outro e inspirado nos teleoperadores usados na indústria nuclear na década de 1950 para a manipulação de elementos radioativos.
Em 1956, a empresa Unimation Inc. , foi criada por Joseph Engelberger, sócio da Devol.
Em 1961, o Unimate foi instalado nas linhas de montagem da fábrica de Ewing Township (propriedade da General Motors e localizada no subúrbio de Trenton, New Jersey ), Unimate . Ele é responsável por pegar pedaços de metal em temperaturas muito altas e movê-los para banhos de resfriamento. Na época, a administração da General Motors não divulgou as informações, acreditando ser um processo experimental que poderia não funcionar. No entanto, acabou encomendando 66 exemplares.
Em 1968, a Unimation era a líder mundial em robótica.
Em 1976, a primeira empresa a adotar seus produtos na França foi a Renault em 1976.
Em 1983, a empresa Westinghouse (na origem dos primeiros robôs humanóides ) comprou a Unimation Inc. antes de vendê-la para a Stäubli três anos depois.
De acordo com o Ministério da Indústria da França, o número total de robôs industriais no mundo pode ser estimado em pelo menos 1,15 milhões em 2010, e 3,58 milhões são esperados em 2017. Essas estimativas são baseadas no pressuposto com uma vida operacional média de 12 anos. Com duração média de 15 anos, seriam 1,4 milhão de robôs industriais em 2011.
Cerca de 69.000 robôs industriais foram produzidos no mundo em 1998, 120.000 em 2005, mas 113.000 em 2008. A produção caiu drasticamente em 2009 (60.000) para aumentar novamente (120.600 em 2010, 166.000 em 2011, 207.500 esperados em 2015).
Em 2011, as vendas de robôs industriais totalizaram US $ 9,5 bilhões. Incluindo software, periféricos e engenharia de sistemas, o mercado de sistemas robóticos industriais é estimado em US $ 28,5 bilhões em 2011; espera-se que aumente no futuro, mas a taxas mais baixas do que no passado.
De acordo com a Federação Internacional de Robótica , a China é o maior mercado de robôs industriais, com 141 mil unidades vendidas em 2017, um salto anual de 58,1% e um terço da demanda global.
Alguns robôs são programados para executar fielmente ações repetitivas específicas. Eles são programados com alto grau de precisão. Outros robôs são muito mais flexíveis. Eles são, por exemplo, usados na pintura. A inteligência artificial é um fator importante na robótica industrial.
Os robôs articulados são os robôs industriais mais comuns. Eles se parecem com um braço humano, por isso também são chamados de braço robótico ou braço manipulador . Suas articulações com vários graus de liberdade oferecem aos braços articulados uma grande variedade de movimentos.
Chamamos de robô cartesiano os robôs que possuem articulações do tipo prismático para o deslocamento da ferramenta, mas necessariamente 3 rotóides para a orientação desta.
Para ser capaz de mover e orientar o órgão efetor em todas as direções em 3D, tal robô precisa de 6 eixos: 3 prismáticos para movimento, 3 rotóides para orientação. Em um ambiente bidimensional, 3 eixos são suficientes: 2 para movimento, 1 para orientação.
Os robôs cilíndricos são diferenciados por sua vedação rotativa na base e pelo menos um elemento de conexão de vedação prismática . Eles podem se mover verticalmente e horizontalmente por deslizamento. O design compacto permite que o robô alcance espaços de trabalho apertados sem qualquer perda de velocidade.
Os robôs Delta também são chamados de robôs de conexão paralela. Eles consistem em links paralelos conectados a uma base comum. Os robôs Delta são particularmente úteis para tarefas de controle direto e operações de alta manobra (como tarefas de coleta e entrega rápidas). Os robôs Delta aproveitam as vantagens dos sistemas de ligação de quatro barras ou paralelogramo.
Chamamos de robô polar os robôs que possuem apenas articulações do tipo rotóide . Para ser capaz de mover e orientar o órgão efetor em todas as direções em 3D, tal robô precisa de 6 eixos: 3 para movimento, 3 para orientação. Em um ambiente bidimensional, 3 eixos são suficientes: 2 para movimento, 1 para orientação.
SCARA é um acrônimo para Selective Compliance Assembly Robot Arm . Você pode reconhecer os robôs SCARA por suas duas juntas paralelas que fornecem movimento no plano XY. Os eixos rotativos são posicionados verticalmente e o efetor final se move horizontalmente.
Os robôs SCARA são usados para trabalhos que requerem movimentos laterais precisos e são ideais para aplicações de montagem.
Alguns robôs usam motores elétricos , outros usam cilindros hidráulicos . Os primeiros são mais rápidos, os segundos são mais fortes e vantajosos em aplicações como pulverização de tinta.
Os movimentos de um robô industrial são programados por meio de dois métodos principais.
O método de aprendizagem é o primeiro a aparecer historicamente. Consiste em criar as trajetórias fazendo com que o robô memorize pontos correspondentes às coordenadas cartesianas e que irão determinar sua posição. Isso é feito diretamente no robô usando a caixa de controle.
O segundo e mais recente método é a programação offline . Em um computador de trabalho dedicado, o operador pode programar a próxima tarefa por meio do software de programação offline, importando um modelo CAD com o qual ele pode gerar os movimentos. Ele poderá então visualizar o resultado de sua programação graças a um simulador integrado que é uma representação virtual do ambiente de trabalho do robô com todos os seus componentes.
Os ensaios de ordenha automatizada foram realizados na década de 1980, em particular pelo Instituto de Pesquisa de Engenharia Agrícola e Ambiental (CEMAGREF) na França. A principal dificuldade é localizar os úberes da vaca, que apresentam grande variabilidade, de uma vaca para outra, mas também para uma mesma vaca dependendo do período. Os robôs de ordenha são desenvolvidos pelos principais fabricantes de equipamentos de ordenha ou por empresas especializadas.