Robôs Colaborativos: Decidindo se Cobots São Certos para seu Negócio

Robôs colaborativos são feitos para trabalhar junto a humanos, aumentando automação e produtividade. Saiba como e por que cobots podem impactar seu negócio.

Robôs colaborativos (cobots) são tipo relativamente novo de robô na automação industrial. Apesar disso, estão tomando a indústria de assalto. Você aprenderá o básico sobre cobots nos seguintes tópicos:

• O que é um Robô Colaborativo?
• Quais Indústrias Usam Robôs Colaborativos?
• Aplicações para robôs colaborativos
• Quando (e Quando Não) Automatizar com Robôs Colaborativos
• Considerações de Custo

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O que é um Robô Colaborativo?

O robô colaborativo foi desenvolvido e lançado por volta da virada do século. Seu propósito é realizar tarefas automatizadas ao redor de operadores humanos. Isso difere de outros robôs industriais estacionários, que são destinados a ser isolados de humanos — alcançado com barreiras físicas e dispositivos de segurança. Cobots incluem funcionalidades únicas para trabalhar perto de pessoas:

• Limitações de velocidade
• Limitações de carga útil
• Detecção de força

Tecnicamente, cobots poderiam vir em qualquer forma de robô. No entanto, o design de seis eixos é a forma em que quase todos cobots estão comercialmente disponíveis. Esse design torna o cobot pronto para ampla gama de aplicações.

Cobots têm diferenças marcantes com o robô industrial de seis eixos. São projetados para trabalhar perto de pessoas, ao contrário do tipo industrial. Além disso, são mais fáceis para não-especialistas interagirem — inclui reprogramação e ajuste de parâmetros. O ambiente de desenvolvimento é tipicamente gráfico e intuitivo, oposto ao ambiente mais complexo de robôs industriais.

Cobots também são leves comparados aos primos industriais. Isso permite emparelhá-los com robôs móveis para atuar em ambientes dinâmicos. Um cobot pode executar tarefa de atendimento de máquina por um período. Quando necessário noutro local, o robô móvel transporta o cobot para outra área, onde executa sua próxima tarefa. Isso dá ao cobot muito mais flexibilidade para impactar seu ambiente de manufatura.

Cobots têm limitações de design estritas definidas pela Organização Internacional de Normalização (ISO). Assim, você tem certeza de que, de marca para marca, há nível base de "colaboração" e especificações de segurança respeitadas.

A ISO define 4 tipos de modos de operação colaborativa:

1. Limitação de Potência e Força

Este método institui limitações de força via sistema de retroalimentação de força. Se o robô contata pessoa ou objeto, para seu movimento. Considerando a inércia do robô, sua força e velocidade precisam ser limitadas para parar conforme necessário. A "velocidade colaborativa" é definida como no máximo 250 mm por segundo. Deve-se notar: isso não significa risco zero ao usar cobot. Toda aplicação é única. Avaliação de risco deve ser conduzida e aplicada corretamente para garantir ambiente de trabalho seguro.

Você precisa realizar avaliação de risco para qualquer tipo de robô em toda sua aplicação e ao redirecionar para nova estação ou tarefa. Em resumo, consiste em avaliar riscos e abordá-los.

Limitação de Potência e Força é o modo mais comum de operação de cobot. Permite envelope de trabalho mais próximo entre operadores humano e robótico. Suporta limitações mínimas de produtividade ou interrupções. Também não requer equipamento externo para funcionar, pois o sistema de retroalimentação de força é inerente ao robô — combinação de hardware e programação.

2. Monitoramento de Velocidade e Separação

Este método usa equipamento de sensoriamento para monitorar a área circundante, controlando o movimento do robô. A área é às vezes chamada de envelope de trabalho estendido. Geralmente, o equipamento monitora a área por humanos ou equipamentos. À medida que operador ou empilhadeira se aproxima da célula de trabalho, o robô reage: desacelera, restringe amplitude de movimento, ou ambos, até que humano ou objeto entre na zona de parada. Neste ponto, o robô para todo movimento. Uma vez removida a obstrução da zona definida, o robô retoma o movimento. Este tipo de colaboração humano-robô também pode ser implementado com robôs industriais.

3. Guiamento Manual (Hand Guiding)

Guiamento manual é essencialmente a operação remota de um robô por operador com uso de módulo de controle. Frequentemente visto em aplicações de elevação para materiais pesados e perigosos. Tradicionalmente exigia operador assumindo controle de movimento.

Esta tecnologia é agora utilizada na capacidade de "ensino manual". Funcionalidade presente em muitos cobots modernos. Operador pode guiar o robô usando controles no robô para ensinar etapas de um processo. Robô industrial precisaria de dispositivo de sensoriamento de força para ter capacidade de ensino.

4. Parada Monitorada de Segurança

Parada monitorada de segurança é modo de colaboração visto frequentemente, até para robôs industriais. Sempre que humano entra na área de trabalho do robô, este para completamente. Sistemas como cortinas a laser, botões de parada de emergência, travas especiais nas portas da célula detectam se humano entra na área. Equipes de manutenção também usam este modo para trabalhar nos robôs.

Muitos cobots implantam mais de um destes métodos. Isso os torna capazes de ser flexíveis e operar em ambientes dinâmicos. Deve-se notar que toda aplicação é única. Avaliação de risco deve ser conduzida e aplicada corretamente para garantir ambiente seguro independentemente do tipo de robô.

Quais Indústrias Usam Robôs Colaborativos?

Cobots têm ampla gama de aplicações em muitas indústrias diferentes. Graças ao seu design de propósito geral. Indústrias que comumente aproveitam tecnologia cobot:

• Embalagem
• Farmacêutica
• Alimentos e bebidas
• Eletrônica
• Logística
• Metais
• Plásticos
• Automotiva
• Aeroespacial

Cobots podem ser encontrados em quase qualquer grande indústria. Seu design inclui características que permitem ampla gama de aplicações. Pronto para buscar soluções para sua aplicação ou indústria? Visite HowToRobot para começar a receber cotações de vários fornecedores. Economize tempo e esforço usando nossa rede a seu favor.

Aplicações para Robôs Colaborativos

Você aprendeu que cobots são comuns em várias indústrias. Que tipos de aplicações cobots executam? Incluem:

• Tarefas pick-and-place
• Montagem e desmontagem
• Manuseio de material
• Soldagem
• Soldagem de PCB
• Inspeção
• Dispensação
• Atendimento de máquina (machine tending)

Perceba que é ampla gama de aplicações. Esta é uma das vantagens dos cobots: são tecnologia versátil. Podem ser implantados e reimplantados para realizar muitas tarefas diferentes numa única instalação.

Cobots têm pontos fortes que os tornam boa escolha para muitas aplicações. Primeiro, têm sistemas internos que os tornam apropriados para trabalhar perto de pessoas. Além disso, compartilham design de seis eixos com robô industrial de seis eixos. Isso dá bom equilíbrio de velocidade, amplitude de movimento e capacidade de carga. A liberdade de movimento do design de seis eixos traz vantagens específicas: excelente amplitude não limitará aplicações específicas. Também são ensináveis: operador pode guiar manualmente o robô pela tarefa para ensiná-lo. A partir daí, o robô executa a tarefa repetidamente. Se a tarefa muda, pode ser reensinado e reimplantado.

Claro, cobots não servem para toda aplicação. O fator principal são as mesmas características que permitem trabalhar perto de pessoas também limitam sua capacidade de realizar algumas tarefas. Ex.: tarefa que exija alta velocidade e grande capacidade de carga — montagem automotiva de alto volume. Cobot não seria escolha ótima. Sua menor capacidade de carga limitaria habilidade de manobrar a carga, causando falhas durante operação. Falhas causam interrupções de fluxo e param a linha. Além disso, velocidade necessária para maximizar vazão pode não ser alcançável com cobot. Velocidades menores deixariam ganhos de eficiência não realizados. Neste caso, robô industrial tradicional de seis eixos seria melhor. Então, quando automatizar com cobot?

Quando (e Quando Não) Automatizar com Robôs Colaborativos

Como você aprendeu, cobots têm muitas aplicações e vantagens. Como saber se sua aplicação é certa para automação com cobot? Bons candidatos a projetos com cobots incluem algumas das seguintes características:

• Técnicos têm pouca experiência com robôs
• Controle de qualidade é fundamental
• A tarefa pode mudar no futuro
• A tarefa requer colaboração com trabalhadores humanos
• A tarefa não é de alta velocidade e não requer grande força

Técnicos têm pouca experiência com robôs

Robôs são equipamentos complexos. Requerem técnicos experientes para operar e manter. Grande parte dessa expertise está na reprogramação. Cobots têm capacidade de ser controlados simples e intuitivamente. Sua interface de programação é muito mais convidativa ao leigo. Isso significa operadores e técnicos menos experientes podem operar e reprogramar este equipamento. Embora tarefas de nível inicial sejam fáceis e acessíveis a pessoas menos experientes, estas tecnologias podem ser escaladas à complexidade e eficiência de seus primos robôs industriais. Por isso sua equipe ainda deve buscar especialistas para aprender. Desenvolverão habilidades de programação e implantarão células robóticas mais completas.

Controle de qualidade é fundamental

Como muitos outros tipos de robô, cobots são repetíveis e precisos. Especialmente comparados a humanos. Por isso, aplicações de alta precisão podem ser bons candidatos para automação com cobot. Erros de controle de qualidade levam a produtos com defeito ou inaceitáveis. Isso frequentemente significa processos de produção menos eficientes — receita perdida. Robótica em geral ajuda a reduzir esses problemas, devido à sua natureza precisa e programável. Cobots são comumente implantados nestas aplicações.

A tarefa pode mudar no futuro

Cobots têm capacidade única de ser facilmente "ensinados" tarefas. Técnicos inexperientes frequentemente acham ferramenta de ensino manual útil ao começar. Porém, o verdadeiro valor na reutilização de cobots está na interface de programação. Sua programação gráfica facilita compreensão para novatos e não-treinados em robôs. Isso significa que se tarefa muda ligeiramente, o programa do cobot pode ser alterado rápida e facilmente. Isso reduz muito a frequência com que você chama integrador para reprogramar. Redução de custos leva a mais receita no seu bolso e ROI mais rápido.

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A tarefa requer colaboração com trabalhadores humanos

A característica definidora dos cobots é sua capacidade de trabalhar com pessoas. Certas tarefas podem ser otimizadas incluindo automação com trabalho humano. Robôs são bons em lidar com tarefas simples e mundanas. Pessoas se destacam em tarefas com características como tomada de decisão complexa. Combinar os dois para trabalharem juntos aproveita pontos fortes de ambos. O desempenho neste modo excede o que qualquer um faria sozinho. Esta otimização maximiza seu potencial de produção. Esta eficiência aumentada proporciona receita e ROI aumentados.

A tarefa não é de alta velocidade e não requer grande força

As maiores limitações dos cobots estão nas especificações de força e velocidade. Isso é por design, devido à abordagem centrada no humano. Tarefas que exigem mecânica de alta velocidade são más candidatas para cobots. Inclui tarefas como pick-and-place ou montagem de alto volume. Implantar cobot nestas aplicações pode deixar ganhos de eficiência não realizados. Além disso, limitações de carga dificultarão a capacidade do cobot de assumir todas as tarefas. Tarefas pesadas como manuseio de grandes materiais podem não ser possíveis para cobot. Robôs industriais tradicionais seriam melhor escolha.

Aplicações de cobots tipicamente ficam dentro da capacidade de força e velocidade de humanos. Porém, cobots fornecem maior tempo de atividade que humanos. Robôs não precisam pausas, trocas de turno ou dias de doença. Também fornecem maior consistência — não sofrem fadiga ou lesão por mover cargas em velocidade. Isso proporciona eficiência e potencial de vazão maiores que operadores humanos sozinhos.

A Realidade sobre Cobots

Cobots estão mudando a indústria de robótica e ainda podem ser mal compreendidos. Suas limitações de desempenho e preço mais alto podem criar dúvidas sobre seu uso no mercado. Pela presença crescente nos últimos anos, entendemos que a "facilidade de uso" é o principal motor de crescimento e maior acessibilidade por PMEs. Abriram novo mercado para robótica: o sem recursos para automação complexa. Embora a colaboração "real" humano-robô seja rara hoje, cobots abriram o mundo a novas possibilidades: robôs mais fáceis de aprender e usar, e futura verdadeira colaboração humano-robô. Dito isso, o futuro ainda precisa ser escrito.

Considerações de Custo

O custo do equipamento é sempre fator majoritário no cálculo de ROI. Pode surpreender que cobots são frequentemente mais caros que um braço robótico industrial comparável. Porém, robôs industriais carregam custos secundários mais pesados, frequentemente desnecessários para aplicações colaborativas. Ex.: robôs industriais sempre exigem equipamento de segurança adicional:

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

Além disso, o tipo industrial não-colaborativo é mais difícil de integrar. Isso se deve ao ambiente de programação mais complexo. Exigem técnicos e programadores experientes para instalar e configurar. Custos de manutenção são maiores para robôs industriais. Robôs industriais costumam ser mais caros após integração comparados a cobots. Isso ocorre mesmo se o cobot por si só for inicialmente mais caro. Custo razoável para cobot médio em aplicação padrão será em torno de US$ 35k–60k.

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