Sensores de aceleração na robótica: entenda suas aplicações e usos

Os sensores de aceleração, também conhecidos como acelerômetros, são fundamentais para a medição precisa de movimento e vibrações em robôs. Eles desempenham um importante papel na melhoria do desempenho e na manutenção da integridade dos sistemas robóticos

Neste artigo, vamos falar sobre as aplicações e usos dos sensores de aceleração na robótica.  Continue a leitura e descubra como essa tecnologia pode transformar a rotina de produção da sua indústria.

Os sensores de aceleração são dispositivos que medem a taxa de variação da velocidade de um objeto. Na robótica, eles desempenham duas funções principais: medir a inclinação e a aceleração do robô. Esses sensores são afetados por dois tipos de forças: estáticas e dinâmicas.

• Força Estática: Refere-se à fricção entre dois objetos e é fundamental para entender como um robô está inclinado.

• Força Dinâmica: Mede a quantidade de força necessária para iniciar ou alterar o movimento de um objeto.

• Leia também: Sensores na robótica: quais usar em suas aplicações

Os acelerômetros medem a aceleração em diferentes eixos e podem ser classificados em três tipos principais: capacitivo MEMS, piezoelétrico e piezo-resistivo.

ACELERÔMETROS CAPACITIVOS MEMS

Utilizam um sistema de molas e condensadores. O peso acoplado sobre as molas altera a distância entre os elementos do condensador, o que muda a capacidade e, consequentemente, o sinal elétrico gerado.

São muito utilizados em dispositivos portáteis e produtos eletrônicos de consumo devido à sua compactação e custo reduzido. Contudo, sua precisão limitada pode não ser adequada para aplicações industriais especializadas.

ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS

Utilizam materiais como titanato de zircônio-chumbo (PZT) que geram uma carga elétrica quando deformados. São conhecidos pela alta sensibilidade e precisão, o que os torna ideais para medir vibrações em ambientes industriais e condições adversas.

São usados em diagnósticos de máquinas e equipamentos, medições sísmicas e provas de choque devido à sua capacidade de medir vibrações de alta frequência e amplitude.

ACELERÔMETROS PIEZO-RESISTIVOS

Funcionam com base no efeito piezo-resistivo, onde a deformação do material altera sua resistência elétrica. Este sinal é então convertido em uma leitura de aceleração.

Adequados para medições de vibrações de altas amplitudes e frequências, além de sinais de mudança lenta, o que é útil em sistemas de navegação inercial e para monitoramento de estruturas.

Os sensores de aceleração têm uma ampla gama de aplicações na robótica, contribuindo para a melhoria do desempenho e a eficiência dos sistemas robóticos. Listamos abaixo algumas das principais aplicações:

EQUILÍBRIO E ESTABILIDADE

Robôs móveis e drones, especialmente aqueles que operam em terrenos irregulares ou em ambientes dinâmicos, dependem de sensores de aceleração para manter o equilíbrio e a estabilidade.

Medindo a inclinação do robô, os sensores permitem ajustes automáticos para manter a posição vertical e prevenir quedas ou tombos. Portanto, esse tipo de sensor é útil para robôs autônomos que realizam tarefas em fábricas ou armazéns.

CONTROLE DE MOVIMENTO

Os sensores de aceleração ajudam a controlar e otimizar o movimento dos robôs. Por exemplo, em robôs industriais que realizam tarefas de montagem ou manipulação, a medição precisa da aceleração e velocidade permite movimentos mais suaves e coordenados.

DIAGNÓSTICO E MANUTENÇÃO PREDITIVA

A capacidade dos sensores de aceleração de medir vibrações e impactos permite a implementação de sistemas de diagnóstico e manutenção preditiva. Monitorando as vibrações de máquinas e componentes robóticos, é possível identificar problemas antes que eles causem falhas graves, permitindo intervenções rápidas e reduzindo o tempo de inatividade.

PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS

Em ambientes industriais, os acelerômetros são usados para proteger equipamentos sensíveis, como discos rígidos e dispositivos médicos. Ao detectar vibrações ou movimentos inesperados, os sensores podem acionar mecanismos de proteção para evitar danos aos equipamentos, aumentando sua confiabilidade.

MELHORIA NA INTERAÇÃO HUMANO-ROBÔ

Sensores de aceleração também são usados para melhorar a interação entre humanos e robôs. Em sistemas de robótica colaborativa, onde robôs trabalham lado a lado com operadores humanos, a detecção precisa de movimentos e forças ajuda a garantir uma operação segura e eficiente.

Leia também: Sensores de contato: confira suas aplicações na robótica

Um dos avanços mais significativos na robótica industrial é o desenvolvimento de robôs colaborativos, ou cobots, que podem operar em conjunto com humanos de maneira segura e eficiente.

Quando o robô entra em contato com uma pessoa ou objeto, ele detecta essa pressão da interação e para ou reduz sua velocidade imediatamente. Isso evita ferimentos e garante a segurança do operador humano.

O ponto de destaque na engenharia dos cobots é que isso não é feito com sensores de contato! O sistema dos cobots conta com um algoritmo especial que mensura forças de contato e regula a aceleração e a corrente de força.

Esses módulos de segurança vêm de fábrica nos cobots. Essas e outras configurações de segurança ajudam a criar um ambiente de trabalho colaborativo onde humanos e robôs podem compartilhar o mesmo espaço de trabalho com minimização de riscos, após a realização tanto de um estudo de viabilidade do uso de cobots, quanto de  uma avaliação de riscos propriamente.

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