Seleção de robôs colaborativos: utilizações e aplicações industriais

Os robots colaborativos ou cobots são construídos para trabalhar em conjunto com os seres humanos, aumentando a automatização e a produtividade. De seguida, analisaremos os aspectos que devem ser tidos em conta no processo de seleção de robôs colaborativos.

O que é um robô colaborativo?

A principal diferença em relação aos robôs industriais fixos é que o robô colaborativo foi desenvolvido com o objetivo de executar tarefas automatizadas juntamente com operadores humanos. Os robôs industriais destinam-se a ser isolados dos humanos por barreiras físicas e outros dispositivos de segurança. No entanto, os robôs colaborativos incluem funcionalidades únicas que os tornam adequados para trabalhar na proximidade de pessoas. Estas características podem incluir

• Limites de velocidade
• Limitações da capacidade de carga
• Deteção de forças

Tecnicamente, os robôs colaborativos podem ter qualquer forma. No entanto, a conceção de seis eixos é a forma em que quase todos os robôs colaborativos estão comercialmente disponíveis. Esta conceção torna o robô colaborativo adequado para uma vasta gama de aplicações.

Os robôs colaborativos são mais fáceis de operar por pessoal não especializado. Isto inclui a reprogramação e o ajuste de parâmetros no robot. O ambiente de desenvolvimento é normalmente gráfico e intuitivo.

Os cobots são também leves em comparação com os seus primos industriais. Isto permite-lhes ser emparelhados com robôs móveis para operarem em ambientes dinâmicos. Um cobot pode executar uma tarefa de manutenção de uma máquina durante algum tempo. Depois, quando for necessário noutro local, o robô móvel transportará o cobot para outra área para executar outra tarefa. Isto dá ao cobot muito mais flexibilidade para ter um impacto no seu ambiente de fabrico.

Os cobots têm restrições de conceção rigorosas definidas pela Organização Internacional de Normalização (ISO). Assim, existe segurança, existe um nível básico de colaboração e especificações de segurança que são respeitadas.

A ISO define 4 tipos de modos de funcionamento para robôs colaborativos:

• Limitação da potência e da força

  Este método dita limitações de força através de um sistema de feedback de força, de modo a que, se o robô entrar em contacto com uma pessoa ou objeto, pare o seu movimento. Tendo em conta a inércia do robô, é necessário limitar a sua força e velocidade para que pare quando necessário. A velocidade de colaboração é definida como um máximo de 250 mm por segundo. É de notar que isto não significa que não haja perigo quando se utiliza um robô colaborativo. Para cada aplicação, deve ser efectuada uma avaliação dos riscos e devidamente implementada para garantir um ambiente de trabalho seguro.

  É necessária uma avaliação de riscos para qualquer tipo de robô durante toda a sua aplicação e quando é transferido para uma nova estação ou tarefa. Saiba mais sobre a Avaliação dos riscos dos robots industriais e regulamentação em matéria de segurança.

  A limitação da potência e da força é o método mais comum de funcionamento dos cobots. Permite uma relação de trabalho tão estreita quanto possível entre os operadores humanos e robóticos. Este modo permite o mínimo de limitações ou interrupções na produtividade. Este método também não requer equipamento externo para ser funcional. Isto deve-se ao facto de o sistema de feedback de força ser inerente ao robô. Este sistema é uma combinação de hardware e programação.

• Controlo da velocidade e da separação

  Este método utiliza equipamento de deteção para monitorizar a área circundante e controlar o movimento do robô. Esta área é por vezes referida como a área de trabalho alargada. Normalmente, este equipamento monitoriza a área em busca de pessoas ou equipamento. Quando um operador ou uma empilhadora se aproxima da célula de trabalho, o robô reage em conformidade. Abranda, restringe a sua amplitude de movimento, ou ambos, até que a pessoa ou objeto entre na zona de paragem. Nesse momento, o robô pára todos os movimentos. Assim que o obstáculo tiver sido removido da zona definida, o robô começa a mover-se novamente.

• Orientação manual

  A orientação manual é essencialmente a operação remota de um robô por um operador com a utilização de um módulo de controlo. É frequentemente utilizada em aplicações de elevação de materiais pesados e perigosos. Esta tecnologia é atualmente utilizada na capacidade de ensino manual e vem com muitos robôs colaborativos modernos. Um operador pode guiar o robô com a mão, utilizando os controlos do robô para lhe ensinar os passos de um processo. Um robô industrial necessitaria de um dispositivo de deteção de força para ter capacidade de ensino.

• Paragem com controlo de segurança

  A paragem de segurança supervisionada é um modo de colaboração frequente, mesmo para robôs industriais. Sempre que um humano entra na área de trabalho do robô, este pára completamente. São utilizados sistemas como cortinas laser, paragens de emergência ou fechaduras especiais nas portas das celas para detetar a entrada de uma pessoa na área. As equipas de manutenção também utilizam este modo de colaboração para trabalhar com os robôs.

  Muitos robôs colaborativos utilizam mais do que um destes métodos, permitindo-lhes ser flexíveis e funcionar em ambientes dinâmicos. Tenha em atenção que cada aplicação é única. Deve ser efectuada uma avaliação de riscos e devidamente implementada para garantir um ambiente de trabalho seguro, independentemente do tipo de robô.

Que indústrias fazem uma seleção de robôs colaborativos?

Existe uma vasta gama de aplicações em muitos sectores que beneficiam da seleção de robôs colaborativos graças à sua conceção para fins gerais. Os sectores que normalmente tiram partido da tecnologia cobot incluem:

• Embalagem
• Produtos farmacêuticos
• Alimentos e bebidas
• Eletrónica
• Logística
• Metais
• Plásticos
• Automóvel
• Aeroespacial

Os cobots podem ser encontrados em quase todas as grandes indústrias. A sua conceção inclui características que permitem uma vasta gama de aplicações.

Seleção de robôs colaborativos para diferentes aplicações

Os cobots estão presentes nas seguintes aplicações:

• Tarefas de recolha e colocação
• Montagem e desmontagem
• Manuseamento de materiais
• Soldadura
• Soldadura de placas de circuitos impressos
• Inspeção
• Dispensa
• Cuidados com a máquina

Quer descobrir mais aplicações? Veja outras 20 aplicações de robôs colaborativos industriais para processos de fabrico.

Existe uma vasta gama de aplicações, o que constitui uma das vantagens dos robots colaborativos. São uma tecnologia versátil que pode ser implementada e reimplementada para realizar muitas tarefas diferentes numa única instalação.

Os robots colaborativos têm pontos fortes que os tornam uma boa escolha para muitas aplicações. Por um lado, têm sistemas internos que os tornam adequados para trabalhar perto de pessoas. Além disso, partilham o design de seis eixos com o robô industrial de seis eixos. Isto dá-lhes um bom equilíbrio entre velocidade, amplitude de movimento e capacidade de carga. A liberdade de movimento da conceção de seis eixos traz vantagens específicas. A sua excelente amplitude de movimentos não o limita para aplicações específicas. São também inteligentes, uma vez que um operador pode guiar o robô através de uma tarefa para o ensinar. A partir daí, o robô pode executar essa tarefa repetidamente e, se a tarefa mudar, pode ser ensinado de novo e reutilizado.

É claro que os cobots não são adequados para todas as aplicações. O principal fator para isso é que as mesmas características que lhes permitem trabalhar perto das pessoas também limitam a sua capacidade de realizar algumas tarefas que exigem alta velocidade e alta capacidade de carga útil. Isto deve-se ao facto de a sua menor capacidade de carga útil limitar a sua capacidade de manobrar a carga e fazer com que o robô falhe durante o funcionamento. As falhas causarão interrupções no fluxo de trabalho e farão parar a linha. Além disso, a velocidade necessária para maximizar o rendimento pode não ser alcançada com um cobot. As suas velocidades mais lentas podem fazer com que não se realizem mais ganhos de eficiência. Neste caso, um robot industrial tradicional de seis eixos seria a melhor opção.

Quando automatizar com robôs colaborativos

Os factores que indicam que é altura de fazer uma seleção de robôs colaborativos incluem algumas das seguintes características:

• Os técnicos têm pouca experiência com robots

  Os robots são equipamentos complexos que requerem técnicos experientes para os operar e manter. Uma grande parte desta experiência está na reprogramação. Os cobots têm a capacidade de serem controlados facilmente porque a sua interface de programação é muito mais intuitiva, o que significa que operadores e técnicos menos experientes podem operá-los e reprogramá-los. Embora as tarefas de nível básico sejam fáceis e acessíveis a pessoas menos experientes, estas tecnologias podem atingir a complexidade e a eficiência dos robots industriais.

• O controlo de qualidade é fundamental

  Os cobots são repetíveis e exactos e são ideais para aplicações de alta precisão. Os erros de controlo de qualidade conduzem ao mau funcionamento ou a produtos inaceitáveis, o que leva a processos de produção menos eficientes e a uma perda de receitas para a empresa. A robótica em geral ajuda a reduzir estes problemas devido à sua natureza precisa e programável.

• A tarefa pode mudar no futuro

  Os cobots têm a capacidade única de serem facilmente ensinados a executar tarefas. Os técnicos inexperientes consideram muitas vezes que a ferramenta de ensino manual é útil quando se iniciam. No entanto, o verdadeiro valor da reutilização dos cobots reside na interface de programação que facilita a compreensão por parte dos robots novos e sem formação. Isto significa que, se uma tarefa mudar ligeiramente, o programa do cobot pode ser modificado rápida e facilmente. Isto reduz consideravelmente a frequência com que um integrador é chamado para o reprogramar. Esta redução de custos traduz-se em mais receitas e num retorno mais rápido do investimento.

• A tarefa requer a colaboração de trabalhadores humanos

  A caraterística que define os robots colaborativos é a sua capacidade de trabalhar com pessoas. Algumas tarefas podem ser optimizadas através da inclusão de alguma automação com trabalho humano. Os robôs são bons a executar tarefas simples, enquanto as pessoas são excelentes em tarefas que incluem características como a tomada de decisões complexas. A combinação dos dois para trabalhar em conjunto tira partido dos pontos fortes de ambos. Desta forma, o seu desempenho excede o que qualquer um deles poderia fazer sozinho. Esta otimização maximiza o potencial de produção, o que se reflecte numa maior eficiência e num aumento das receitas.

• A tarefa não exige nem grande velocidade nem grande força.

  As principais limitações dos robôs colaborativos residem nas especificações de força e velocidade. Isto deve-se ao facto de o seu foco estar centrado no ser humano. As tarefas que exigem uma mecânica de alta velocidade não são ideais para os robôs colaborativos. Isto inclui tarefas como a recolha e colocação ou a montagem de grandes volumes. Além disso, as limitações de carga útil dificultarão a capacidade dos cobots para assumirem todas as tarefas. As tarefas pesadas, como as grandes aplicações de manuseamento de materiais, podem não ser possíveis para um cobot.

As aplicações dos cobots estão normalmente dentro da capacidade de força e velocidade dos humanos, com a diferença de que os cobots oferecem maior tempo de atividade porque não requerem pausas, mudanças de turno ou dias de baixa. Também proporcionam uma maior consistência porque não sofrem de fadiga ou lesões devido à deslocação de cargas a grande velocidade.

A realidade da seleção de robôs colaborativos

Os cobots estão a mudar o sector da robótica, mas as suas limitações de desempenho e o seu elevado preço podem suscitar dúvidas quanto à sua utilização no mercado. Nos últimos anos, tem-se observado que a facilidade de utilização é o principal fator de crescimento e de aumento da acessibilidade para as empresas. Embora a verdadeira colaboração entre humanos e robôs não seja muito comum atualmente, os cobots abriram o mundo a novas possibilidades porque são mais fáceis de aprender e utilizar.

Considerações de custo na seleção de robôs colaborativos

O custo do equipamento é sempre um fator importante no cálculo do retorno do investimento, e os robôs colaborativos são geralmente mais caros do que um braço robótico industrial semelhante. No entanto, os robôs industriais acarretam custos auxiliares mais elevados que são frequentemente desnecessários para as aplicações de colaboração. Por exemplo, os robôs industriais requerem sempre equipamento de segurança adicional, incluindo:

• Cortinas de luz
• Scanners de segurança
• Cercas
• Escudos
• Botões de paragem de emergência

Além disso, o tipo industrial não colaborativo é mais difícil de integrar. Isto deve-se em grande parte ao seu ambiente de programação mais complexo. Estes robôs requerem técnicos e programadores experientes para a sua instalação e colocação em funcionamento. Os custos de manutenção são também mais elevados para os robôs industriais, especialmente após a integração, em comparação com os robôs colaborativos. Este é o caso mesmo que o cobot em si seja inicialmente mais caro.

Saiba mais sobre o Principais diferenças entre cobots e robôs industriais.