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Otimizar o servomotor pode tornar seu robô agrícola mais preciso e produtivo

As margens de lucro da agricultura industrial diminuem à medida que todos os preços, da terra às sementes e aos fertilizantes, aumentam e os rendimentos diminuem. Ao mesmo tempo, vem crescendo a escassez de trabalhadores no campo, gerando aumento nos custos laborais e falta de mão de obra em muitas fazendas. E para administrar melhor o meio ambiente, as fazendas precisam alimentar uma população crescente e minimizar a utilização de fertilizantes, pesticidas e água.

A necessidade de reduzir custos operacionais, aumentar a produtividade e minimizar os impactos ambientais tem impulsionado a procura por robôs de campo que realizem as tarefas agrícolas tradicionalmente feitas por mãos humanas e por máquinas operadas por humanos: plantio de sementes, capina, aplicação de fertilizantes, corte, colheita e muito mais.

A agricultura de precisão atual também depende de sensores para monitorar a respiração do solo, a atividade fotossintética, os índices de área foliar e outros fatores biológicos. É comprovado que as tecnologias de produção baseadas em informações geram economias significativas de custos. Tais tecnologias incluem, por exemplo, mapeamento de rendimento, mapeamento de solos, máquinas com direção e orientação automáticas e tecnologias de taxa variável para aplicação de sementes, fertilizantes, produtos de proteção de culturas e água.

Muitas dessas aplicações exigem grande flexibilidade e destreza do movimento robótico. As frutas são facilmente danificadas e os vegetais com folhas podem ser facilmente rasgados. Danificar ervas, cogumelos e tomates de estufa e de alto valor, assim como outras culturas delicadas, reduz substancialmente a rentabilidade. Mesmo tendo em conta os custos de mão de obra economizados, um robô que não consiga realizar essas tarefas com a delicadeza e a atenção aos detalhes das mãos humanas não proporcionará a economia e a eficiência que compensem o investimento em robótica.

Para os projetistas de robôs agrícolas, essas questões representam um desafio e uma oportunidade. O desafio é fornecer a inteligência e o movimento controlado com precisão que diferenciam seu robô dos robôs de campo existentes na mesma categoria, bem como dos novos robôs que estão em desenvolvimento por seus concorrentes. Nem é preciso dizer que a oportunidade é produzir um robô econômico e com desempenho para vencer no mercado agrícola.

Motion é a chave para o sucesso.

O que é importante para o motion na fazenda?

Os robôs agrícolas podem ser autônomos, colaborativos (capazes de trabalhar com segurança próximo a humanos) ou ambos. Eles podem trabalhar em grandes campos abertos, por exemplo, na colheita de maçãs ou no controle de ervas daninhas. Ou podem trabalhar em ambientes de estufa controlados, realizando tarefas altamente precisas, como reconhecimento e tratamento de doenças ou levantar plantas com delicadeza para realizar inspeção de raízes em sistemas hidropônicos.

Em todos os casos, a tendência da indústria é por sistemas de motion mais leves para evitar a compactação do solo, mais eficientes para operar 24 horas por dia, 7 dias por semana, mais compactos para maior manobrabilidade e mais precisos para trabalhar em alta velocidade sem danificar as colheitas. Essas qualidades de motion tornam-se ainda mais importantes à medida que a indústria adota cada vez mais a agricultura em ambientes controlados, como as estufas, que permitem produzir durante todo o ano e melhorar a qualidade, a consistência e o rendimento dos produtos — tudo isso aliado ao esforço por uma maior sustentabilidade ambiental.

Robôs agrícolas de vários designs exigem vários tipos de movimento, desde o posicionamento rápido e preciso dos braços robóticos até os efetores finais que realizam o trabalho delicado e os sistemas que acionam as rodas e direcionam o robô para a posição. Frequentemente, são necessários movimentos altamente especializados – por exemplo, projetos de coordenadas não tradicionais, como X–Y com Delta invertido – para colher corretamente produtos como morangos e cogumelos no ângulo ideal. Todos esses movimentos exigem coordenação precisa a partir de sensores que possuem seus próprios requisitos de movimento.

Não importa qual seja o design, todo robô agrícola só terá sucesso com movimentos de alta precisão.

Cultivando o movimento ideal

A Kollmorgen oferece uma ampla gama de motores com e sem carcaça ideais para uso em robôs de campo que estão transformando a produtividade e a lucratividade agrícola.

As séries de servomotores AKM e AKM2G oferecem densidade de torque superior em um formato compacto para uso em aplicações de tração. Os servomotores de baixa tensão AKM2G são particularmente adequados para sistemas de tração alimentados por bateria, onde o consumo eficiente de energia pode estender significativamente o tempo de trabalho do robô entre as cargas.

Todos os servomotores das séries KBM, TBM e RBE oferecem precisão e eficiência direct drive com um formato compacto que somente uma solução sem carcaça pode oferecer. E estão disponíveis em uma seleção incomparável de tamanhos, faixas de desempenho e opções para atender às necessidades de aplicações robóticas, desde sistemas de direção até braços robóticos articulados e muito mais.

Os servomotores da série TBM2G são projetados para atender aos requisitos altamente específicos das juntas do braço robótico. Eles são ideais para aplicações que vão de cobots industriais a robôs cirúrgicos e, claro, robôs de campo agrícolas.

Os motores sem carcaça e sem escovas TBM2G fornecem densidade de torque excepcional em um formato compacto. Eles aproveitam a regra D2L, que permite um design de junta extremamente compacto na dimensão axial de modo que vários braços possam trabalhar juntos de forma próxima e eficiente — por exemplo, na colheita de frutas. Um grande furo passante acomoda facilmente cabos de alimentação/feedback e outros componentes necessários para operar juntas ao longo do comprimento do braço, bem como os efetores finais.

Os motores TBM2G também são projetados para integração simples com engrenagens strain-wave (harmônicas) prontamente disponíveis, que permitem que os engenheiros de robótica produzam de maneira fácil e econômica as juntas de braço mais leves e compactas, maximizando a capacidade de suporte de carga.

Todos os motores sem carcaça da Kollmorgen incorporam materiais e enrolamentos avançados para o desempenho mais consistente em todas as demandas de velocidade e torque, proporcionando movimentos mais suaves e precisos. Eles permitem movimentos mais rápidos, maior eficiência e operação mais fria, mantendo o desempenho total em taxas de ciclo de trabalho mais altas em comparação com os servomotores convencionais.

Para alcançar a eficiência ideal, a Kollmorgen oferece a exclusiva capacidade de modificar os enrolamentos do motor de maneira econômica para atender às necessidades exatas de velocidade, torque contínuo e torque máximo de cada aplicação. E os motores sem carcaça da Kollmorgen são projetados para operar de forma confiável em ambientes severos e acidentados, sem necessidade de manutenção.

A cultura colaborativa, variedade de opções de produtos, recursos de engenharia incomparáveis e equipes de projeto locais da Kollmorgen ajudarão você a reduzir os ciclos de projeto e levar ao mercado um robô agrícola mais hábil e produtivo com mais rapidez. E com nossas instalações globais de fabricação e suporte, o compromisso com a qualidade consistente e décadas de experiência comprovada em robótica, a Kollmorgen tem o compromisso de ajudar a manter seu robô produtivo estação após estação.

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Esses motores sem carcaça de última geração oferecem alta densidade de torque para seu pacote eletromagnético mais compacto e leve, dimensionamento padrão para acoplamento harmônico e design escalável para mantê-lo no topo de suas necessidades de produção global.

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