Robôs colaborativos:entusiasmo ou esperança?

Os cobots são a resposta para a falta de trabalhadores qualificados da indústria manufatureira?

Pergunte ao proprietário de qualquer oficina mecânica ou metalúrgica para citar o maior obstáculo ao crescimento da empresa e você provavelmente receberá a mesma resposta - não é a falta de capital de giro que os está desacelerando, nem a escassez de tecnologia avançada, mas algo muito mais básico:a necessidade de alguém apertar um botão verde ou empacotar caixas. “Não conseguimos encontrar pessoas suficientes”, você ouvirá.

Adicionando insulto à injúria, aqueles que de alguma forma superaram seus problemas trabalhistas – por meio de parcerias com escolas profissionalizantes da área ou por meio de programas internos de desenvolvimento de trabalhadores – ainda enfrentam um obstáculo igualmente desafiador, ou seja, a forte concorrência de fabricantes em países de baixo custo de mão de obra. Como alguém pode esperar se manter à tona quando a folha de pagamento do seu concorrente é apenas uma fração da sua?

Aprimoramentos da força de trabalho

A solução é óbvia:automatize. Navegue pelos corredores de qualquer fábrica automotiva e você certamente verá hordas de robôs amarelos, laranjas ou brancos cuidando de longas linhas de montagem. O mesmo pode ser dito para qualquer grande empresa de manufatura, onde robôs industriais carregam e descarregam peças de células de usinagem, aplicam tinta em peças de passagem ou unem componentes em células de soldagem automatizadas. Problema trabalhista resolvido.

Mas e o resto do mundo da manufatura, onde volumes de produção mais baixos tornam a automação uma proposta aparentemente duvidosa? Todo mundo sabe que os robôs industriais são caros. Eles exigem técnicos qualificados para programá-los e elaboram proteções ou cortinas de luz para evitar ferimentos em seus colegas de trabalho humanos. A mudança de um trabalho para outro leva um tempo precioso, não importa a necessidade de ferramentas especiais de ponta de braço, transportadores para mover o material para dentro e fora do alcance do robô e manutenção de rotina de mais uma peça de equipamento de chão de fábrica.

Uma solução universal

Embora a origem dos termos “colaborativo” e “cobot” seja ferozmente debatida, uma coisa é clara:cerca de 10 a 15 anos atrás, vários fornecedores de robótica tentaram resolver o fator incômodo com uma nova visão da automação. O robô “colaborativo” UR5 da Universal Robots (Odense, Dinamarca), por exemplo, prometeu eliminar a proteção de segurança. A instalação supostamente levou menos de uma hora. A interface da tela sensível ao toque era simples o suficiente para qualquer pessoa usar, e o robô era leve o suficiente para ser movido para onde fosse necessário. E com um preço muito menor do que os robôs industriais de tamanho comparável, os cobots logo seriam encontrados em lojas grandes e pequenas, previu a empresa.

Eles estavam certos. Outras empresas de robótica logo seguiram o exemplo e hoje praticamente todos os fornecedores de robôs industriais produzem ou estão trabalhando ativamente em sua própria resposta ao UR5. De fato, os cobots se tornaram tão populares que um blog recente no site da Robotic Industries Association (RIA; Ann Arbor, MI) sugere que a atual participação de mercado de 3% dos robôs colaborativos aumentará dez vezes até 2025.

Um número impressionante, com certeza, mas o que isso significa para os robôs tradicionais, menos amigáveis ​​​​aos humanos - eles logo seguirão o caminho das máquinas acionadas por correias e ferramentas de aço carbono? E, deixando de lado seu tremendo potencial de crescimento, os cobots são realmente tudo o que eles querem ser, ou esse é mais um exemplo de hype de marketing superando a realidade?

Menos é mais

Stuart Shepherd, diretor regional de vendas da Universal Robots Americas (Ann Arbor, MI), acha que não. Existem algumas razões muito boas para o hype, disse ele, incluindo menos guarda, menos espaço e menos necessidade de treinamento de operadores.

“Os cobots representam uma oportunidade para a automação ser usada por mais empresas e em aplicativos não abordados anteriormente”, disse Shepherd. “Eles podem ser a mudança mais significativa no setor de automação desde as invenções dos PLCs [controladores lógicos programáveis] e, de fato, dos próprios robôs.”

Fabricantes de todos os tamanhos desfrutam dos benefícios que os cobots trazem para a área de produção, observou Shepherd, acrescentando que a facilidade de uso, juntamente com um baixo custo total de propriedade, os torna especialmente atraentes para empresas menores. É isso, em parte, que explica seu crescimento mais rápido que a média do mercado, disse Shepherd, embora seja rápido em apontar que, como a implementação de cobots é mais fácil do que com robôs industriais, seu uso está se expandindo além da fabricação para incluir processamento de alimentos, atividades de armazém, laboratório e aplicações científicas.

Repensando a automação

Não obstante as amplas aplicações, é dentro do espaço de fabricação tradicional que os cobots abordam com mais frequência o problema sério e generalizado descrito acima:a falta de talentos qualificados e disponíveis para trabalhar no chão de fábrica. Isso é de acordo com Jim Lawton, diretor de operações da construtora de cobots Rethink Robotics Inc. (Boston).

“Com sua capacidade de concluir tarefas que, até agora, só podiam ser feitas por humanos, os cobots desempenham um papel fundamental para aliviar essa dor”, disse ele. “Além disso, eles podem preencher empregos que os trabalhadores humanos não estão ansiosos para assumir, incluindo aqueles que são tediosos, extenuantes ou totalmente perigosos, dando aos funcionários a oportunidade de passar para funções mais desejáveis”.

Os robôs industriais aceitam alegremente trabalhos sujos há décadas. O que torna os cobots tão especiais? Lawton ofereceu vários argumentos:

• Com seu sensor de força integrado, os cobots são perfeitamente adequados para montagem de eletrônicos e trabalhos igualmente delicados.
• Como eles normalmente não exigem proteção, eles também são ótimos para tarefas como embalagem, teste e inspeção de produtos e, na verdade, qualquer ambiente em que humanos estejam presentes.
• A capacidade de implantar cobots de maneira rápida e fácil os torna ideais para pequenas tiragens de produção e trocas frequentes, uma grande tendência na fabricação.
• Os cobots também podem trabalhar ao lado de robôs industriais maiores, complementando seu trabalho.
• A maioria dos cobots pode ser treinada simplesmente movendo o braço em demonstração da tarefa desejada a ser concluída. Não são necessários conjuntos de software extensos.
• Para fabricantes sazonais ou que veem grande variabilidade na demanda do cliente, os cobots oferecem um recurso confiável e adaptável para períodos de pico de demanda.

“Os cobots fornecem aos fabricantes a capacidade de automatizar muito mais hoje do que nos anos anteriores, permitindo que eles permaneçam competitivos e inovadores, independentemente do setor”, disse Lawton. “Simplificando, eles são confiáveis, eficazes e adaptáveis, e ajudam as empresas a se tornarem mais bem-sucedidas.”

Pisando na ponta dos pés

Se você está se perguntando onde sua loja pode obter um pouco desse sucesso, há algumas coisas a serem lembradas antes de embarcar no Cobot Express. Para começar, nenhum gerente de produção ou dono de loja quer ver seus funcionários se amotinarem por causa de uma revolução robótica percebida. Ao integrar essa nova tecnologia no chão de fábrica, é importante que os fabricantes deixem os trabalhadores de carne e osso saberem que os cobots estão lá para ajudá-los a fazer seu trabalho, não para substituí-los.

A chave para a integração bem-sucedida do cobot também começa com a seleção da tarefa certa. Como aponta Lawton, quando um cobot não está sendo usado ou apreciado, quase sempre é porque foi implantado na tarefa errada. “Os cobots não são feitos para atender a todas as necessidades de automação, e algumas tarefas são mais adequadas à tecnologia do que outras”, disse ele. “É aqui que se torna realmente importante para um fabricante trabalhar diretamente com o fornecedor ou distribuidor do cobot desde o primeiro dia para identificar a aplicação certa e garantir que o cobot será usado da melhor maneira possível. A partir daí, a implementação e a integração com os processos existentes são suaves e perfeitas.”

Ficando Verde

Rick Maxwell, diretor de engenharia para a indústria geral e segmento automotivo da FANUC America Corp. (Rochester Hills, MI), concordou, acrescentando que é importante avaliar a necessidade de aplicação para fornecer a solução robótica certa. “É realmente colaborativo por natureza ou é mais adequado para um robô industrial tradicional?” ele disse. “Determinar o que é mais apropriado para as necessidades do cliente é amplamente determinado pelos requisitos de rendimento da operação, juntamente com o peso e a complexidade do objeto ou peça que precisa ser manuseada.”

Aí está o problema, algo para o qual os fãs da automação mais tradicional chamam a atenção rapidamente:a maioria dos cobots não é tão rápida quanto um relâmpago. Como Maxwell apontou, os cobots são mais adequados para aplicações simples e diretas de escolha e colocação, e fazem isso em uma taxa lenta e constante. Isso quase certamente mudará à medida que a tecnologia cobot melhorar, mas, pelo menos por enquanto, não espere ver sua velocidade chegar perto dos movimentos extremamente rápidos dos robôs industriais.

Mas está tudo bem. A necessidade de as pessoas interagirem com segurança com máquinas em células de trabalho de fabricação é bastante real, uma atividade possibilitada pela capacidade de um cobot de sentir contato inesperado com objetos em sua zona de trabalho, eliminando assim as restrições contra eles compartilharem suas estações de trabalho com pessoas. Disse Maxwell, “Este é um grande benefício de segurança e custo, pois permite que o robô execute tarefas extenuantes e operações repetitivas sem a necessidade de barreiras de segurança industriais caras”.

Quem está comprando?

Tal como outros construtores, a FANUC está a receber um número crescente de consultas de empresas que procuram uma solução de robô colaborativo. Um tanto ironicamente, uma boa parte desses pedidos vem de uma fonte inesperada:fabricantes maiores que têm ampla experiência com robôs industriais. “As oportunidades para aplicativos de robôs colaborativos estão disponíveis em todas as empresas, grandes e pequenas”, disse Maxwell.

Nicolas De Keijser, gerente de linha de negócios de montagem e teste da ABB Robotics (Auburn Hills, MI), está vendo uma tendência semelhante. “Como os cobots geralmente são mais fáceis de usar e menos dispendiosos de integrar, eles são muito atraentes para pequenas e médias empresas, pois tornam a automação mais acessível”, disse ele. “Então, em comparação com os robôs tradicionais, provavelmente há um uso mais uniforme de cobots em todo o espectro de fabricação, em empresas de todos os tamanhos.”

Além de escolher e colocar, para que os cobots estão sendo usados? Da demanda total, De Keijser e Maxwell concordaram que a maior parte do crescimento futuro deve vir do segmento de manuseio de materiais, onde os cobots são usados ​​para embalar peças, paletizar caixas, carregar transportadores e muito mais, embora De Keijser tenha acrescentado que alguns cobots são especialmente adequados para tarefas de montagem complexas, incluindo componentes pequenos ou delicados. Eles também são os favoritos para manutenção de máquinas, carga e descarga de tornos CNC e centros de usinagem, por exemplo, ou extração de peças acabadas de moldes de injeção de plástico.

Não tão rápido

Independentemente da aplicação ou do tamanho da empresa, quem está acostumado com o desempenho de um robô industrial precisa estar ciente de várias coisas, observou David M. Robers, gerente de vendas de robótica para as Américas da Denso Robotics (West Chester, OH). “Cobots geralmente são vendidos em aplicativos nos quais eles não têm negócios”, disse ele. “Sim, eles são bons para tarefas básicas de pegar e colocar e em aplicações com tempos de ciclo relativamente longos, mas a maioria não pode competir com a velocidade e a precisão de um robô industrial tradicional.”

Sua natureza colaborativa também pode ser exagerada. Diz Robers:“Se você colocar uma faca na ponta de um cobot, não será mais colaborativo. Se você usa uma garra que tem a capacidade de beliscar o dedo de alguém, isso não é considerado colaborativo. Seja um produto nosso ou de outra pessoa, você precisa avaliar se a solução é realmente segura e adicionar a proteção adequada, se necessário.

Há também o “e se” para pensar. Os usuários familiarizados com a capacidade de recuperação de um robô industrial em caso de queda de uma peça ou retração de dentro de uma peça de trabalho em caso de falha de energia, por exemplo, podem ficar desapontados se seu novo cobot brilhante precisar de ajuda humana para resolver uma situação embaraçosa .

“Se você tem muito tempo de ciclo, não exige repetibilidade extrema e as pessoas precisam estar dentro e ao redor da área de trabalho, essas são aplicações decentes para um cobot”, disse Robers. “Caso contrário, eu poderia argumentar que um robô industrial é uma solução melhor e, dependendo dos resultados da avaliação de segurança que qualquer cliente de robô deve fazer antes de comprar um, pode custar menos dinheiro para implementar e oferecer maior desempenho. Há muito hype em torno dos cobots – as pessoas estão empolgadas com eles, e a teoria por trás deles é sólida, mas este é definitivamente um exemplo em que os compradores devem fazer sua lição de casa.”