Bloco 1 · Tipos

Categorias

Por estrutura cinemática:

• Articulados (6+ eixos): mais comum, flexível.
• SCARA: 3-4 eixos, rápido, pick-and-place.
• Delta: 4 eixos, ultra-rápido, embalagem.
• Cartesianos (pórtico): linear, 3D printing.
• Colaborativos (cobots): segurança para trabalhar com humanos.

Articulados (6 eixos)

Mais versátil:

• 6 rotações (semelhante a braço humano).
• Aplicações: soldadura, pintura, montagem, paletização.
• Marcas: ABB, KUKA, FANUC, Yaskawa, Stäubli.
• Carga útil: 1 kg a 1000 kg.
• Alcance: 0,5 m a 4 m.

SCARA

Selective Compliance Articulated Robot Arm:

• 3 rotações + 1 vertical.
• Movimentos horizontais muito rápidos.
• Aplicações: montagem electrónica, pick-and-place.
• Marcas: Epson, Yamaha, FANUC.

Delta

3 eixos paralelos + rotação opcional:

• Velocidade muito alta (até 300 picks/min).
• Carga pequena (< 2 kg).
• Aplicações: alimentar, farmacêutica, embalagem.
• Marcas: ABB FlexPicker, FANUC M-1iA.

Cobots

Colaborativos (trabalham com humanos):

• Velocidade limitada.
• Detecção de força (param ao tocar humano).
• Não precisam de jaula (em zona segura).
• Marcas: Universal Robots (UR), KUKA LBR iiwa, FANUC CR.

Crescimento explosivo nos últimos 10 anos.

Bloco 2 · Componentes

Estrutura

Eixos (joints):

• Cada eixo tem motor + redutor + encoder.
• Servomotores BLDC + encoders absolutos.
• Redutores harmónicos ou cycloid (alta precisão, baixa folga).

End effector (ferramenta na ponta):

• Pinça (gripper) — eléctrica ou pneumática.
• Ventosa (vácuo).
• Soldadura.
• Tocha (pintura, plasma).
• Sensor (visão, força).
• Customizada por aplicação.

Controlador

Computer dedicado:

• Calcula trajectórias.
• Comanda servos.
• Recebe inputs de sensores.
• Comunicação com PLC, HMI, cloud.
• Linguagem proprietária (RAPID para ABB, KRL para KUKA, etc.).

Hardware: processadores potentes (Intel/ARM), Linux RT ou OS proprietário.

Sensores

• Encoder em cada eixo (posição).
• Visão computacional (câmaras 2D/3D).
• Sensor de força na pulseira (para montagens delicadas).
• Tactile sensors em pinças (cobots).
• Sensores de segurança (laser scanners, light curtains).

Software

Programação:

• Teach pendant: dispositivo manual para mover o robô e gravar pontos.
• Software offline: programa no computador, simula, envia ao robô.
• Linguagem específica: RAPID, KRL, Karel, etc.

Funcionalidades:

• Movimentos lineares, circulares, juntas.
• Pontos guardados (P1, P2, ...).
• Lógica (IF, FOR, WHILE).
• Comunicação com PLC.
• Tratamento de erros.

Bloco 3 · Programação

Métodos

1. Teach by demonstration (lead-through):

• Operador move o robô manualmente para cada posição.
• Robô guarda pontos.
• Standard antigo, ainda usado para pintura.

2. Teach pendant:

• Pendant com joystick e ecrã.
• Operador move robô através do pendant.
• Grava pontos.
• Standard industrial.

3. Programação offline:

• Software (RobotStudio, KUKA Sim, FANUC Roboguide).
• Simula em 3D antes de transferir.
• Mais rápido em programas complexos.

4. Visão computacional:

• Câmara identifica objectos.
• Robô adapta-se à posição real.
• Pick-and-place adaptativo.

Linguagens

RAPID (ABB):

PROC PickPlace()
    MoveJ Home, v1000, fine, Tool1;
    MoveL p1, v500, fine, Tool1;
    SetDO doVac, 1;
    WaitTime 0.5;
    MoveL p2, v500, fine, Tool1;
    SetDO doVac, 0;
    MoveJ Home, v1000, fine, Tool1;
ENDPROC

Tipo Pascal, fácil de ler.

Movimentos

• MoveJ (joint): movimento articular, mais rápido, trajectória não-linear.
• MoveL (linear): trajectória recta no espaço.
• MoveC (circular): arco circular entre 3 pontos.
• MoveAbsJ: posição absoluta dos eixos.

Parâmetros:

• Velocidade (vmax depende do robô).
• Zona (precisão: fine = exacta, z10/z50/z100 = arredondada).
• Tool (ferramenta + offset).
• WObj (work object, sistema de coordenadas).

TCP — Tool Center Point

Ponto de referência da ferramenta:

• Posição XYZ + orientação (Rx, Ry, Rz).
• Configurado para cada ferramenta.
• Movimentos referenciados ao TCP.

Calibração do TCP:

• Operador move robô para tocar pontos conhecidos.
• Software calcula coordenadas TCP.
• Crítico para precisão.

Bloco 4 · Integração

Com PLC

Comunicação:

• Profinet (standard moderno).
• Profibus DP (legacy).
• EtherNet/IP (Allen-Bradley).
• DeviceNet, CC-Link (sectoriais).

Dados típicos:

Do PLC para robô:

• Comando: arrancar programa X.
• Parâmetros: receita, contadores.

Do robô para PLC:

• Status: idle, em movimento, em erro.
• Posição actual.
• Resultado da operação (sucesso, falha).

Visão computacional

Câmara 2D:

• Identifica posição XY de objectos.
• Adequado para superfícies planas.
• Marcas: Cognex, Keyence, Omron.

Câmara 3D:

• Profundidade adicional.
• Para objectos empilhados, "bin picking".
• Mais complexa e cara.

Integração com robô:

• Câmara envia coordenadas.
• Robô adapta trajectória.
• Tolerância a variação de posição da peça.

Ferramentas

Pinças (grippers):

• Paralela (2 dedos abrem/fecham): standard.
• 3 dedos: para objectos redondos.
• Adaptiva: dedos articulados.
• Magnética: para peças ferrosas.
• Vácuo (ventosas): para superfícies planas, vidro, embalagens.

Outras:

• Soldadura.
• Pistola de cola.
• Tocha de plasma.
• Furadora.

Bloco 5 · Segurança

Riscos

Robôs são perigosos:

• Movimentos rápidos (até 5 m/s na ponta).
• Força elevada (até centenas de kgf).
• Trajectórias imprevisíveis (em programa novo).
• Operação 24/7.

Acidentes podem ser fatais.

Categorias de robôs (segurança)

Robôs industriais clássicos:

• Em jaula (cell) com porta com interbloqueio.
• Velocidade máxima sem restrição.
• Operador apenas em modo manual lento (com pendant de homem-morto).

Cobots (colaborativos):

• Sem jaula (em condições).
• Sensores de força: param ao tocar.
• Velocidade limitada (250 mm/s típico).
• Geometria arredondada (sem cantos).
• Standard ISO/TS 15066 para cobots.

Standards

• ISO 10218-1/2: segurança de robôs industriais.
• ISO/TS 15066: cobots.
• Directiva Máquinas 2006/42/CE: aplicável.
• EN ISO 13849: PL de funções de segurança.

Em projecto: análise de risco obrigatória (ISO 12100).

Protecções

Em robô industrial clássico:

• Jaula com porta com interbloqueio (PLe).
• Cortina óptica se aplicável.
• Tapete de pressão detecta entrada.
• Botão de emergência em vários locais.
• Velocidade reduzida em modo manual.

Em cobot:

• Limites de velocidade programados.
• Limites de força activos.
• Zonas de segurança definidas (perto humano = mais lento).
• Detecção de colisão.

Bloco 6 · Manutenção

Plano

Diária:

• Visual + ruído anormal.
• Verificar end effector.

Semanal:

• Limpeza geral.
• Verificar cabos da ferramenta (move-se muito → desgaste).

Mensal:

• Lubrificação dos redutores (conforme manual).
• Backup do programa.

Anual:

• Calibração geométrica.
• Substituição de filtros (em pneumáticos).
• Termografia dos motores.
• Análise de óleo dos redutores.

Avarias comuns

Vida útil

• Robô industrial: 60 000-100 000 horas (típico 10-20 anos).
• Redutores harmónicos: 10 000-30 000 h (substitutíveis).
• Cabos: 5-10 anos (movimento constante).
• Encoder: bateria substituível a cada 5-10 anos.

Robôs bem mantidos podem funcionar 20+ anos.