R.L. NASCIMENTO1*; J.C.L. DE OLIVEIRA1, L. F. HENNING1, M.V. FONTANIVE1 1IFSC Jaraguá do Sul - Rau *rogerio.nascimento@ifsc.edu.br
Resumo: Neste artigo são apresentadas as melhorias realizadas na bancada do robô industrial, localizado no Laboratório de Automação do IFSC Campus Jaraguá do Sul -Rau. O robô em questão possui limitação de ferramentas, restringindo a aprendizagem dos estudantes. A compra dessas ferramentas no mercado, é inviável no momento, devido ao alto custo. Assim foi desenvolvido um Trocador Universal de Ferramentas e algumas ferramentas didáticas (Garra de três dedos, Suporte para pincel atômico/caneta e Ventosa), utilizando materiais de baixo custo, possibilitando incrementar as alternativas de aprendizagem. Todo o planejamento, desde a escolha dos materiais das ferramentas a serem construídas, até a concepção final do produto é apresentado neste artigo.
Palavras-chave: Braço Robótico, Ferramentas, Trocador Universal de Ferramentas. Instituição de fomento: IFSC – Instituto Federal de Santa Catarina.
1 INTRODUÇÃO
Com o constante avanço da tecnologia, são necessários equipamentos modernos para qualificar e preparar os acadêmicos de diferentes áreas, e uma das áreas que mais está em crescimento é a da robótica [1][2][3]. O IFSC Câmpus Jaraguá do Sul – Rau, adquiriu um robô industrial modelo IRB140 da ABB [4], onde este foi fornecido de fábrica com apenas uma garra pneumática de 2 dedos e posteriormente foi adaptado um suporte de pincel atômico junto a esta, conforme mostra a figura 1, possibilitando o traçado de linhas em uma superfície.
Porém, para maior exploração educacional, os docentes precisam ter mais opções de ensino aos alunos. O investimento para se obter novas ferramentas é alto, inviabilizando o orçamento das instituições públicas de ensino com foco tecnológico. Uma simples troca da bateria interna do robô custava R $2.040,00 em 2020 e deve ser executada a cada dois anos. O banco de baterias interno foi substituído por uma bateria de 12Volts e 7 Amperes que pode ser encontrada por R $80,00. E as ferramentas oferecidas pela ABB estavam entre R $5.000,00 e R $15.000,00. Para uma indústria estes custos são amortizados pela utilização do robô na produção,mas em uma instituição de ensino que utiliza o braço robótico apenas algumas horas por semana, estes custos são altos (os preços foram obtidos diretamente com a empresa ABB em 2019).
2 METODOLOGIA
Nas aulas surgiu a necessidade de criar engates rápidos, para reduzir o tempo de troca de cada ferramenta e assim realizar mais experiências dentro do período das aulas. Através de uma análise prática optou-se por um Trocador Universal de Ferramentas (TUF) do tipo Rabo de Andorinha, devido a ter resistência adequada ao que é proposto. O engate rabo de andorinha consiste em conectores macho (engate fixo conectado a cada ferramenta) e o conector fêmea (engate fixo conectado ao braço robótico), sendo assim, quando surgir a necessidade de trocar a ferramenta, é necessário encaixar o conector macho ao conector fêmea. Após a escolha do tipo de engate, iniciou-se a escolha do material.
O alumínio, apresenta elevada resistência à corrosão e devido às suas propriedades físicas, pode ser facilmente furado, cortado, usinado ou puncionado, além de ser um sistema leve em comparação com o aço. [5] [6] Com isso, escolheu-se o alumínio. A partir desta escolha, iniciou-se o desenvolvimento do produto. Foram feitas as vistas dos TUF’s, seguindo as normas ABNT, com o auxílio do software SolidWorks, pois é uma ferramenta 3D que trabalha com modelagem sólida parametrizada, onde permite a simulação dos TUF’s e a análise do comportamento sob condições reais, além disso, dispõe-se de uma série de formas geométricas, recursos e operações que facilitam o desenvolvimento. [7]. Com os desenhos em 3D, realizados no programa SolidWorks, iniciou-se a produção na Eletroerosão presente no laboratório de Eletroerosão no Campus. Por se tratar de um metal, no sistema de Usinagem por Eletroerosão, a eliminação do alumínio é realizada a partir de descargas elétricas de alta frequência, que se iniciam de uma eletrodo-ferramenta (cátodo) e o componente a ser usinado (ânodo). [8] A escolha do alumínio e o método de Usinagem por Eletroerosão serviram de base para construção de outras ferramentas.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Figura 2 – TUF
Figura 3: Da esquerda para a direita: garra de três dedos, suporte de pincel atômico e ventosa
Conforme a Tabela 1, estes baixos valores foram obtidos devido às ferramentas serem produzidas internamente e com materiais obtidos no IFSC. O custo da implantação de cada ferramenta pela ABB é entre R $5.000,00 e R $15.000,00. A ABB não tem uma TUF, o que faz com que a troca de ferramentas seja lenta e difícil para serem utilizadas para fins didáticos, as ferramentas fabricadas devem ser facilmente trocadas para a realização das experiências. Deve ser compreendido que este trabalho deva ser realizado por alunos, e não pelos profissionais capacitados existentes nas indústrias.
Uma comparação de preços, por exemplo, a garra de dois dedos que existia no robô, o custo do fabricante FESTO era em torno de R $3.500,00, com a cotação do dólar (U$) em R $3,00 na época.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este projeto foi desafiador, onde observou-se uma grande evolução desde as pesquisas até os testes das ferramentas, proporcionando melhorias em cada fase de execução. O desenvolvimento das ferramentas foi de baixo custo e trouxe bons resultados, afinal cada ferramenta foi projetada e produzida de tal maneira que simule o mais próximo de um cenário industrial dentro do Laboratório de Automação, trazendo grandes benefícios como a integração entre unidades curriculares, a relação entre teoria e prática e o melhor aprendizado dos alunos. No final deste projeto, foram obtidos todos os conhecimentos necessários do processo de fabricação, proporcionando no futuro, caso haja interesse de uma empresa, a possibilidade de manufaturar estas ferramentas, possibilitando que a tecnologia seja facilmente repassada, ou até mesmo disseminar essas tecnologias para outros campus ou instituições de ensino.
REFERÊNCIAS
[1] Schwartz, K. (2014). Robots in the Classroom: What Are They Good For?. [online]
Kqed.org. Disponível em:
https://www.kqed.org/mindshift/35611/robots-in-the-classroom-what-are they-good-for
[Acessado 07 Nov. 2019]
[2] Fabricio,P.R., Costa O.E, Andrade, E.L., “UTILIZAÇÃO DA ROBÓTICA NA EDUCAÇÃO: Uma Realidade no Município de Solânea – PB”, TISE, 2014.
[3] Novais,B.A., Anjos, G.A. e outros, “O BRAÇO ROBÓTICO COMO FERRAMENTA INTERDIS CIPLINAR”, MNR, 2014.
[4] ABB. Apostila do robô IRB 140. Disponível em: https://new.abb.com/products/robotics/pt/ro bos-industriais/irb-140.
[5] Excellent, (2017). Estrutura metálica: as vantagens do alumínio em relação ao aço.
[online].Disponíve em:
http://www.excellentesquadrias.com.br/estrutura-metalica-as-vantagens-do
aluminio-em-relacao-ao-aco/[Acessado 04 Maio 2019].
[6] Fogaça, J. R. V. (n.d.). Alumínio. [online] Alunos online. Disponível em: https://alunoson line.uol.com.br/quimica/aluminio.html [Acessado 27 fev. 2019]
[7] SILVA, Júlio César da. et al. Desenho técnico auxiliado pelo solidworks. 1 ed. Florianópolis: Visual Books, 2011.