Exoesqueletos: mobilidade e eficiência de última geração

Os exoesqueletos de hoje combinam inteligência humana, instinto e julgamento com força e resistência robótica para tornar as tarefas mais seguras, fáceis e eficientes. Jeff Breakey, diretor de vendas de automação, explica como a precisão Cone Drive Harmonic Solutions® capacita a futura força de trabalho industrial do mundo por meio da robótica.

Humanos e robótica movendo-se em harmonia

Espera-se que o mercado global de exoesqueletos cresça de US$ 500 milhões em 2021 para US$ 5 bilhões em 2030. Duas tendências principais estão impulsionando essa expansão de dez vezes:

• As pessoas e os empregadores querem maior segurança e ergonomia no local de trabalho e
• A escassez de mão de obra está desafiando as pessoas a trabalhar com mais eficiência.

Os exoesqueletos permitem ambos, especialmente quando são alimentados por bateria. De repente, um trabalhador que pode pegar 40 libras. por conta própria pode gerenciar 200 lbs. sem esforço. A carga pesada é aliviada para pessoas que fazem manutenção de aeronaves ou montam automóveis. Isso ocorre porque as soluções de engrenagem nas articulações dos exoesqueletos carregam de forma síncrona o fardo do peso da unidade e da tarefa em questão – enquanto aumentam a força do próprio corpo do usuário.

A Cone Drive , parte do grupo Industrial Motion da Timken, projeta e fabrica uma variedade de soluções de engrenagens harmônicas usadas nessas juntas, desde conjuntos de engrenagens de componentes até atuadores, que são conjuntos completos de motores de engrenagens.

Breakey, que trabalha com a Cone Drive há 26 anos, diz que a empresa é confiável na indústria de robótica industrial com base em décadas de experiência em controle de movimento. Suas soluções harmônicas estão sendo adotadas em aplicações de exoesqueleto de alta qualidade devido às suas características de peso leve, compacto e densidade de torque.

“Os exoesqueletos movidos a bateria têm desafios semelhantes aos dos carros elétricos”, diz ele. “Eles devem obter alcance máximo, ou produtividade, com uma única carga. Isso torna a ponderação de luz extremamente importante. O fato de os exoesqueletos serem usados pelas pessoas torna a redução de peso ainda mais crucial”.

Para reduzir a massa, os engenheiros da Cone Drive começam com acionamentos de engrenagens harmônicas padrão e otimizam o projeto para ser mais leve, mantendo as mesmas classificações de desempenho. A relação de marcha alta inerente ao design leva a uma maior capacidade de torque – o que é fundamental para garantir que as juntas do exoesqueleto sejam tão flexíveis quanto os humanos que as usam.

Tecnologia Cone Drive Harmonic Solutions® em exoesqueletos

A tecnologia harmônica permite movimento e posicionamento precisos do exoesqueleto. Este sistema de engrenagem mecânica permite que os exoesqueletos se movam de forma mais fluida com o corpo do trabalhador – reduzindo a tensão musculoesquelética e melhorando a produtividade.

Os redutores Cone Drive Harmonic Solutions são personalizados para projetos exclusivos de exoesqueleto e reduzem a massa em até 45% em relação a outras soluções. Furos centrais permitem que cabos e equipamentos passem pela engrenagem.

Recursos adjacentes são entregues aos clientes

A corrida para trazer novos exoesqueletos para o mercado está chegando ao auge, com muitos desenvolvedores provando seus conceitos agora. Em testes de campo de protótipos recentes, um cliente da Cone Drive demonstrou os benefícios de segurança e eficiência do uso de exoesqueletos para levantamento pesado na aviação comercial e outras aplicações industriais.

Além do suporte contínuo de engenharia para soluções de engrenagens – incluindo engrenagens cicloidais de precisão SPINEA para robótica e exoesqueletos de serviço pesado – os clientes estão aproveitando o portfólio de movimento industrial expandido da Cone Drive, incluindo soluções adjacentes como codificadores magnéticos para robótica .

“Os codificadores usam tecnologia de detecção para monitorar e responder ao movimento, assim como o sistema nervoso faz no corpo humano”, diz Breakey. “Os sensores detectam a intenção humana e antecipam o carregamento da junta para que o sistema possa fornecer energia suficiente para essa junta no momento certo.”

Além da engenharia, as capacidades de fabricação da Cone Drive são cruciais para um novo mercado à beira de um rápido aumento da produção. Já está aumentando a demanda por exoesqueletos industriais, bem como por exoesqueletos médicos que ajudam os pacientes a melhorar a reabilitação física e a mobilidade.

O alto nível de personalização do setor, dependendo dos requisitos de aplicação, tamanho e desempenho, pode afetar os tempos de ciclo de produção. A rede de fabricação ágil e as ferramentas flexíveis do Cone Drive significam que ele pode lidar com muitas variações e ainda cumprir prazos apertados dos produtores de exoesqueletos.

“Os exoesqueletos são novos, mas já existem há 100 anos”, diz Breakey. “Os engenheiros conhecem a Cone Drive como uma forte empresa técnica e de manufatura. Eles apreciam nosso relacionamento com a Timken porque consolida nossa estabilidade no mercado. Eles sabem que podem esperar valor e integridade em cada uma de nossas soluções.”

Uma inovação leva a outra. Saiba como as soluções harmônicas da Cone Drive para robótica foram inspiradas pelo amplo desenvolvimento da tecnologia de engrenagens helicoidais da empresa para a indústria solar.

Published: 2022/12/27