Programar robôs pode parecer simples, como uma versão de alta tecnologia do jogo "Ligue os Pontos", onde o objetivo é simplesmente mover o robô de um ponto a outro. No entanto, diferentes comandos de movimento — linear, articular e circular — afetam o movimento do robô de maneiras distintas, cada um projetado para aplicações específicas.
Graças à sua flexibilidade, os robôs se tornaram uma parte vital do chão de fábrica. Com a possibilidade de acoplar diversas garras personalizadas e o surgimento de robôs colaborativos que não exigem proteções de segurança, o uso de robôs tem aumentado em uma ampla gama de indústrias. Para programar um robô para movimentos suaves, rápidos e seguros, é essencial entender como direcionar seu movimento de um ponto a outro de forma eficaz.
O Sistema de Coordenadas Cartesianas ("Sistemas de Coordenadas")
Antes de abordarmos os comandos de movimento, é crucial entender como um robô determina a direção. Os robôs utilizam um sistema de coordenadas cartesianas, semelhante aos sistemas de coordenadas gráficas que você encontrou em álgebra. O espaço cartesiano é definido por dois eixos horizontais perpendiculares — o eixo x e o eixo y — juntamente com o eixo z, que ocupa o espaço vertical, formando uma grade 3D, muito parecida com uma caixa de papelão quadrada. Cada robô opera com um sistema de coordenadas cartesianas básico, e sistemas de coordenadas adicionais (referidos como "frames" por alguns fabricantes) são usados para a ferramenta, o ambiente de trabalho circundante e a peça que está sendo manipulada.
É essencial saber qual sistema de coordenadas está sendo usado ao programar os movimentos do robô. Não fazer isso pode levar a resultados perigosos. Por exemplo, se programarmos uma posição em x=100, y=0 (100 mm diretamente à frente do robô) e, em seguida, mudarmos para um sistema de coordenadas localizado 100 mm ao longo do eixo y, o robô se moverá para x=100, y=100 (em relação ao sistema de coordenadas de base). Essa nova posição pode ficar fora da área de proteção do robô, podendo causar danos ou ferimentos. No mínimo, o robô errará o alvo pretendido.
Para evitar esses problemas, registre sempre as posições no sistema de coordenadas correto e certifique-se de que o sistema correto esteja ativo quando o robô fizer o movimento.
Robô de Estampagem de Juntas Inteligente de 1400 mm
Tipos de Movimento de Robôs
Os robôs utilizam principalmente três tipos de movimento para navegar no mundo físico: linear, articular e circular. Embora o objetivo de cada movimento seja deslocar-se do ponto A ao ponto B, o caminho percorrido pelo robô varia significativamente dependendo do tipo de movimento utilizado.
Movimento Linear de Robô
Como o próprio nome sugere, um movimento linear envolve o robô viajando em linha reta de sua posição atual até o destino. Durante esse movimento, todas as juntas giram conforme necessário para garantir que o ponto central da ferramenta (TCP) siga a trajetória, mantendo uma orientação consistente. O movimento linear é comumente usado quando o robô precisa se mover de uma posição de deslocamento ou de aproximação até uma peça, ou ao entrar em espaços confinados. Também é fundamental para aplicações como soldagem, onde são necessários movimentos lineares precisos e controlados.
A principal desvantagem do movimento linear é que ele pode ser mais lento do que o movimento articular. Para manter a trajetória retilínea, algumas articulações precisam girar mais do que outras, o que pode resultar em um movimento geral mais lento. Como cada articulação tem uma velocidade máxima, se uma articulação precisar girar mais rápido do que sua velocidade máxima para permanecer na trajetória e manter a velocidade TCP desejada, a velocidade TCP geral será reduzida para evitar erros ou danos. Os movimentos lineares são medidos em milímetros por segundo, diferentemente dos movimentos articulares, que são expressos como uma porcentagem da velocidade máxima, conforme explicado na próxima seção.
Embora os movimentos lineares ofereçam precisão e previsibilidade, depender exclusivamente desse tipo de movimento pode reduzir significativamente a velocidade e a eficiência do ciclo.
Movimento das juntas do robô
Um movimento articular é semelhante a um movimento linear, com a exceção de que o robô não se move em linha reta. O robô se deslocará até o destino por um caminho não linear, mesmo para distâncias muito curtas. Em um movimento articular, a trajetória do robô pode variar, oscilando para fora à sua frente ou para dentro em direção à sua base. Ao contrário dos movimentos lineares, os movimentos articulares são menos previsíveis, razão pela qual são normalmente usados em situações em que o robô está em um espaço aberto e não confinado por proteções de segurança. Como diferentes juntas têm velocidades máximas de rotação variáveis, é possível que o robô altere sua trajetória ao passar de uma velocidade de teste lenta para uma velocidade operacional mais alta, contando com as juntas da base, mais rápidas, para atingir velocidades maiores.
Movimentos conjuntos são ideais quando o robô se desloca por espaços abertos, como ao ir da posição inicial para a posição de ataque. Contanto que as posições e velocidades permaneçam constantes, o robô seguirá sempre o mesmo caminho. Se um movimento conjunto for considerado seguro, não há risco de o robô alterar seu movimento inesperadamente. Movimentos conjuntos são geralmente muito mais rápidos do que movimentos lineares, o que pode ajudar a reduzir o tempo de ciclo. Quando um movimento linear pode ser convertido com segurança em um movimento conjunto, isso pode melhorar significativamente a eficiência e a velocidade.
Movimento de arco (circular) do robô
O movimento em arco ou circular é usado para mover o TCP do robô ao longo de um raio constante, criando uma curva suave. Esse tipo de movimento é comumente usado em aplicações como soldagem, onde manter uma orientação consistente do TCP durante o movimento ao redor do círculo é essencial para um percurso suave. Para completar um círculo completo, geralmente são necessários quatro pontos: o ponto inicial, o primeiro ponto médio, o primeiro ponto final e o segundo ponto médio, retornando ao ponto inicial. Em algumas linguagens de programação, isso pode ser representado como dois arcos separados, exigindo a medição cuidadosa dos pontos ao longo do raio. Outras linguagens podem permitir o uso de apenas três pontos ao longo do raio, semelhante à forma como um círculo de três pontos é desenhado em softwares CAD.
Embora um círculo completo nem sempre seja necessário, o movimento em arco pode ser usado para criar uma trajetória curva com um ponto final definido. O posicionamento dos pontos é crucial para a precisão do movimento do robô. O ponto médio deve estar aproximadamente na metade do caminho entre o início e o fim do arco. Se o ponto médio for posicionado muito próximo a um dos pontos finais, o robô poderá ficar fora de sua área de trabalho permitida quando o arco completo for calculado.
O Ponto Central da Ferramenta (TCP) ou Estrutura da Ferramenta
O Ponto Central da Ferramenta (TCP), também conhecido como sistema de coordenadas da ferramenta, é um sistema de coordenadas cartesianas centrado no efetor final do robô. O TCP representa o ponto específico em que o robô gira durante o movimento. Se essa posição não for definida com precisão, os comandos de deslocamento e as posições calculadas podem não produzir os resultados desejados. Além disso, o TCP é fundamental para determinar a velocidade dos movimentos do robô. Quando uma velocidade é especificada no comando de movimento, o robô tentará manter essa velocidade no TCP durante todo o movimento.
Programação de Movimento em Robótica
Os comandos de movimento linear, articular e circular oferecem ao programador flexibilidade na escolha do caminho mais adequado para realizar uma tarefa. O objetivo não é simplesmente mover-se do ponto A ao ponto B o mais rápido possível, mas fazê-lo da maneira mais eficaz para a tarefa específica em questão.
