Robôs Delta em tamanho de bolso

Hoje em dia diversas operações de micromontagem colocam desafios cada vez maiores à tecnologia de acionamento. Se por um lado, os componentes microeletrónicos e os sistemas miniaturizados se vão tornando cada vez mais pequenos, o desenvolvimento dos sistemas de produção em dimensões macroscópicas não acompanham este processo. Uma companhia do oeste da Suíça revolucionou o mercado com uma família de Robôs Delta. Poderosos motores maxon asseguram movimentos dinâmicos e com alta precisão.

Num robô Pocket Delta reconhecem-se sem dificuldade os três motores EC-i 40 da maxon. © 2012 Asyril

A especialidade da Asyril é o desenvolvimento e integração de sistemas mecatrónicos para o manuseamento automático, flexível e rápido de microcomponentes, ou suas partes oriundas da micro , nano- e biotecnologia. Em 2007 o especialista de Microrobótica Dr. Alain Codourey fundou a companhia  a partir do know-how tecnológico dos grupos CSEM e CPA. Nessa altura a pergunta fundamental era se é possível de todo produzir um robô de dimensões 100 x 100 x 100 mm3 e como obter para este a cinemática ideal? No Centro Suíço para Microtecnologia e Eletrónica (CSEM) identificou-se há cerca de 10 anos a discrepância entre a constante miniaturização dos microcomponentes e o não acompanhamento desta pelos sistemas de produção. Enquanto as estruturas mecânicas de um robô são miniaturizáveis, este princípio aplica-se ao acionamento apenas até certo ponto: “Em sistemas convencionais os motores são grandes em comparação com o mecanismo. Com isso a cinemática convencional mostra-se completamente inadequada, por exemplo no braço articulado de um robô são colocados motores demasiado grandes”, explica o Dr. Alain Codourey.

Para contornar esta discrepância crescente, uma equipa de investigação de especialistas em Robótica Codourey no CSEM bem como da Faculdade Biel começou a procura de sistemas que se adequassem melhor ao manuseio de peças para microtécnica. “Chegámos finalmente à conclusão de que estruturas de cinemática paralela tinham um grande potencial para chegar à nossa meta”, explica Codourey. 

Com este objetivo aperfeiçoou-se a ideia de um sistema de eixos de cinemática paralela. Para minimizar o momento de inércia, todos os componentes são realizados quando possível como filigrana e com peso mínimo. Uma vantagem significativa da configuração Delta selecionada é a de que os motores maxon asseguram a movimentação da cinemática sem terem eles próprios de se movimentarem. Em vez disso estão fixos à estrutura de apoio e transmitem o movimento à estrutura. Esta arquitetura foi utilizada em toda a família de robôs Delta: Os modelos “Desktop Delta”, “Power Delta” e “Pocket Delta” foram todos desenhados de acordo com o mesmo princípio.

Técnica de acionamento esguia na micromontagem

Nem só o sistema mecânico passou por uma cura de emagrecimento, o acionamento também não foi poupado. No Pocket Delta em vez de motores de alto rendimento sobredimensionados de intensa irradiação de calor, usam-se micromotores pequenos da maxon motor. O mecanismo de cinemática paralela do robô é acionado por três motores EC-i 40, instalados numa placa acima do robô. Assim a massa movimentada é bastante baixa, o que torna o robô altamente dinâmico.  O Pocket Delta gasta num ciclo Pick-and-Place 0,33 s, o que equivale a três ciclos por segundo. O robô possui em combinação com a rigidez da estrutura cinemática uma precisão de repetição de menos de 3 micrómetros. 

Os motores de corrente contínua sem escovas têm um diâmetro de apenas 40 mm e têm uma potência de 50 Watt. Para que o robô não seja só rápido, mas também preciso, a posição angular do motor tem de ser medida com muita precisão. Os motores de corrente contínua sem escovas têm um diâmetro de apenas 40 mm e têm uma potência de 50 Watt. Para que o robô não seja só rápido, mas também preciso, a posição angular do motor tem de ser medida com muita precisão. Para determinação da posição, os micromotores são combinados com encoders de alta definição. Além disso, todos os motores possuem um travão de imobilização, que foi desenhado pela Asyril. Trata-se de pequenos pinos com uma mola, que podem bloquear os eixos do motor. Durante o funcionamento do robô, estes são removidos com um eletroíman, a fim de o destravar. O comando do robô está completamente integrado neste e a comunicação  é levada a cabo através de uma  interface Ethernet.  O minirobô adequa-se graças às suas caraterísticas para o deslocamento rápido ou para a montagem de pequenos componentes. Na sua categoria é o robô mais preciso e mais rápido. Outra vantagem desta arquitetura é que no Rocket Delta foi possível renunciar ao redutor.

O robô Pocket Delta é utilizado em diversas indústrias. A classificação, a seleção e o maquinar de micropeças na indústria relojoeira é a sua especialidade. Esta solução adequa-se à montagem de quase todas as peças num relógio mecânico, por exemplo dos parafusos, rebites, cavilhas ou rodas dentadas. O Pocket Delta tem também aplicação na tecnologia médica, na indústria eletrónica e dos semicondutores. O tamanho médio típico das peças a deslocar varia entre 0,5 e 15 milímetros.