Garra robótica: entenda o que é e como é usada uma pinça robótica

Veja neste artigo como a garra robótica complementa um braço robótico colaborativo e entenda como as garras (também conhecidas como pinças) são utilizadas nas indústrias para otimizar os resultados.

Pinças robóticas são um dos tipos mais simples de garras robóticas. Elas são populares com projetistas iniciantes, atraídos pelo design e simples funcionalidade dessas garras.

Normalmente, pinças robóticas consistem em dois dedos (também chamadas de jaws) que vêm dos lados opostos de um objeto para segurá-lo. Neste artigo, iremos usar “garra” da maneira mais ampla possível: qualquer mão robótica que incorpore dedos / jaws para fixar/segurar um objeto pela parte externa.

Esses dedos das pinças podem ser duros ou moles (com uma estrutura externa mais rígida e o interior preenchido a ar, por exemplo), com garras moles tendo diversos usos na indústria alimentícia e no manuseio de objetos delicados.

Os robôs colaborativos da Universal Robots (ou cobots) podem trabalhar com diferentes ferramentas, incluindo garras de pinças robóticas.

Projetistas robóticos encontraram diferentes usos para garras robóticas com pinças baseadas no design simples. Essas garras são ferramentas populares em ambientes de manufatura onde, por exemplo, podem ser usadas para montagem, pick & place e empacotamento e paletização.

Garras robóticas também estão no espaço. A Missão InSight da NASA usa um braço robótico com ferramenta de pinça para colocar instrumentos na superfície marciana. E pesquisadores e biólogos marinhos já usaram garras robóticas para realizar estudos marítimos em ambiente subaquático em águas-vivas.

Pinças de 2 e 3 dedos se tornaram populares entre as garras pela versatilidade e nível de fixação para alguns objetos em específico. O design por trás também inspirou diferentes modelos de garras moles.

Nós iremos olhar para exemplos específicos dessas garras em ação logo abaixo, mas primeiro, gostaríamos de explicar as diferenças entre garras robóticas e garras mecânicas.

Garras mecânicas normalmente são usadas para agarrar/segurar itens em ambientes de manufatura. Os dois tipos mais comuns de garras usadas são as mecânicas e as hidráulicas.

Garras hidráulicas são melhor utilizadas em aplicações de alto volume onde tolerâncias críticas devem ser mantidas. Ao usar bombas elétricas e pressostatos digitais, os sistemas garantem que as garras hidráulicas cheguem a 1% de precisão em força/pressão no aperto.

Já as garras mecânicas e sistemas de garras oferecem 10% de precisão em aperto, visto que a abertura das jaws é feita de maneira manual usando uma chave inglesa.

Elas são mais baratas que as versões hidráulicas, mas também mais dispendiosas em tempo para operar, portanto são mais recomendadas para pequenos volumes de produção.

Além disso, são normalmente utilizadas em ambientes de manufatura extremos, como em altas temperaturas, onde os sistemas hidráulicos não seriam seguros para operar.

Garras mecânicas usam vários métodos para fechar as pinças. Por exemplo, em alguns designs, quando um pistão no meio é levantado, as pinças fecham. Em outros modelos, um eletroímã é usado para aproximar as pinças. O princípio, contudo, é sempre o mesmo.

Existem muitas ferramentas em garras para robôs colaborativos, de garras moles a modelos com 2 ou 3 dedos em pinças. Essas garras robóticas fornecem um nível de inteligência e autonomia que está muito além das contrapartes mecânicas.

Por exemplo, uma garra robótica pode oferecer feedback útil ao cobot e CLP (Programador Lógico Programável). Esses dados podem então refinar o seu processo de manufatura após análise criteriosa. Garras robóticas também são menores e mais precisas que as versões mecânicas.

Veremos abaixo alguns dos modelos disponíveis na UR+, o ecossistema de soluções em hardware e software para a robótica colaborativa com parceiros autorizados da Universal Robots.

Garras paralelas (algumas vezes referidas como pinças de 2 dedos ou garras de duas pinças) envolvem duas pinças fechando em paralelo na peça para garantir o aperto.

Desse design simples, os engenheiros desenvolveram uma grande variedade de tecnologias versáteis de garras que são usadas em aplicações de manufatura de todos os tipos: montagem, empacotamento e paletização, por exemplo.

Garras paralelas (ou pinças robóticas) podem ser elétricas, pneumáticas ou hidráulicas. Uma limitação do modelo em relação aos outros modelos de garras robóticas é que elas só podem apertar no formato de pinça, que limita sua versatilidade operacional.

Garras adaptativas, contudo, trazem novos níveis de funcionalidade ao design das pinças. Esses modelos adaptativos são capazes de se ajustar a diferentes formatos de produtos sem precisarem de reprogramação contínua.

Garra 3FG15 da OnRobot

As garras paralelas de 3 dedos também seguem o mesmo raciocínio na hora de fechar ao redor de um objeto. Às vezes chamadas de pinças autocentradas, as garras paralelas de 3 dedos são poderosas, mas possuem pouca flexibilidade e as pinças precisam ser trocadas para cada produto manuseado.

As garras de 3 dedos adaptativas trazem flexibilidade extra à equação, permitindo uma grande variedade de aplicações possível e entregando a habilidade de manusear produções de alta mistura e baixo volume sem precisar de novas programações ou garras toda vez que a produção muda.

A 3FG15 da OnRobot na imagem abaixo é uma garra de 3 dedos ideal para segurar objetos redondos ou cilíndricos em aplicações de alimentação de máquina.

A garra automaticamente centraliza a peça trabalhada, permitindo uma pressão forte, estável e precisa. Seu alcance (até 150mm) otimiza a tornearia de múltiplas partes enquanto as pontas das pinças customizáveis dão à 3FG15 uma maior flexibilidade para tamanhos de partes e formatos.

Hand-E da Robotiq

O modelo Hand-E da Robotiq oferece uma precisão de 50mm, o que é ideal para tarefas de montagem com precisão. O design selado da garra é resistente o suficiente para garantir confiabilidade mesmo em processos de manufatura intensos, incluindo alimentação de máquinas CNC.

Especialmente projetado para robôs colaborativos, o Hand-E também oferece a possibilidade de força ajustável, pontas arredondadas e funcionalidades de self-locking, tornando o trabalho próximo de humanos mais seguro.

Ao contrário de garras mecânicas, o Hand-E é verdadeiramente adaptativo, o que significa que a garra se ajusta de maneira autônoma a diferentes tipos de produtos, tamanhos e formas.

Garras paralelas Hand-E na Fusion OEM

A Fusion OEM é uma empresa dos Estados Unidos especializada na fabricação de partes. A produção de alta mistura e baixo volume funciona com 14 máquinas CNC na fábrica.

A empresa queria liberar seus trabalhadores de tarefas repetitivas de carga e descarga, então utilizaram cobots UR5e e UR10e com garras da Hand-E para automatizar essa tarefa.

A garra paralela primeiro pega as partes oferecidas em um sistema de encaixes e depois abre a máquina CNC para inserir a peça no sistema de mandrilamento. Depois, a garra fecha a porta e envia um sinal para a máquina começar o ciclo.

“Nós fomos capazes de conectar a máquina diretamente ao punho do robô, ter feedback da posição e força, e sabemos se há uma parte onde deve haver uma e se essa é a parte certa manuseada pelo robô”, disse o gerente de P&D Stephen Milchuck.

Garra Cobot Kit mGrip P4 da Soft Robotics

A palavra garra invoca no imaginário popular a ideia de peças duras, afiadas e parecidas com dedos de águias, mãos de caranguejos ou formatos similares. Mas essa associação não é verdadeira para todas as garras robóticas desenvolvidas para cobots.

Algumas garras moles permitem manuseio de itens delicados como alimentos e ainda são extremamente seguras para trabalho em proximidade com humanos.

O Cobot Kit mGrip P4 da Soft Robotics (na foto acima) é um kit de garra versátil que pode lidar com uma grande variedade de aplicações de robótica colaborativa, de manuseio de partes à alimentação de máquinas.

Desenvolvido para implementação plug and play com a Universal Robots, o sistema é projetado para instalação rápida e programação fácil com uma fonte de ar integrada.

KIT-UR-G da Gimatic

O KIT-UR-G da Gimatic é uma garra paralela elétrica de 2 dedos que pode ser diretamente conectada ao “punho” do seu braço robótico colaborativo da Universal Robots. Compatível com os modelos UR3, UR5 e UR10e, essa garra é usada para manuseio de material, montagem e alimentação de máquinas.

Garra robótica SoftGripper da SoftGripping

A garra SoftGripper da SoftGripping é um modelo especialmente desenvolvido para manuseio de produtos alimentícios. Você pode usar até oito dedos em pinças montados em diferentes bases, mas a garra pode ser posicionada em diferentes configurações dependendo da aplicação e do produto a ser manuseado.

Garra HERGA-Lightweight System

A HERGA-Lightweight System é a última palavra em customização de ferramentas e garras robóticas para manuseio de peças, seja para pinças de aperto ou à vácuo.

A HERGA permite que garras pneumáticas e a vácuo funcionem ao mesmo tempo, abrindo uma possibilidade única para seus usuários. Esse sistema versátil é especialmente valioso para operações de manuseio de peças 3D de formas irregulares e livres.

Nós só arranhamos a superfície do que são as pinças robóticas e as garras paralelas. Caso queira ver mais soluções, acesse a UR+ ou fale com nossos especialistas em robótica colaborativa.