Indústrias Liderando a Revolução da Robótica

Robôs são parte integral de muitas indústrias. Neste artigo, você descobrirá quais indústrias mais utilizam robôs, bem como casos de uso emergentes.

Robôs industriais tornam o local de trabalho mais produtivo e seguro. Em muitos locais, também tornam o trabalho mais agradável. Robôs impactam indústrias da manufatura automotiva à agricultura, de armazenagem a farmacêutica. Algumas indústrias usam robótica há muito tempo, outras apenas começaram. Este artigo apresenta visão geral dos maiores usuários de robôs industriais. Discutimos como e por que robôs são usados. E olhamos alguns casos de uso emergentes.

Conteúdo deste artigo:

• Automotiva
• Elétrica/Eletrônica
• Metal & Máquinas
• Plástico e Química
• Construção
• Agricultura
• Armazém e Logística
• Embalagem de Alimentos/Mercearias
• Farmacêutica
• Como Encontrar a Solução Robótica Certa para sua Indústria

Automotiva

Em fábricas automotivas, robôs tornaram-se ferramentas comuns. A indústria automotiva foi a maior usuária de robôs mundialmente em 2020. Segundo Federação Internacional de Robôs (IFR), 28% de todas as instalações de robôs ocorrem no setor automotivo.

Aplicações Padrão

Há variedade fantástica de materiais na manufatura de automóveis. Consequentemente, muitos tipos de robôs são empregados. Milhares de peças entram em carros, cada uma com seus próprios processos de fabricação.

Braços Robóticos Articulados

O grande e pesado braço robótico articulado é frequente em fábricas de carros. Tais braços erguem pesos pesados. Sua flexibilidade permite mover-se em qualquer direção. Operações para as quais tais braços são usados incluem:

• Soldagem
• Instalação de para-brisa
• Outras montagens de grandes peças — portas, para-choques, etc.
• Remoção de material — furação, rosqueamento, rebarbação, lixamento
• Atendimento de máquina — colocar peças em máquinas CNC e retirá-las
• Acabamento — lixamento, pintura, polimento

Robôs Delta

Quando peças são menores e não tão pesadas, robôs Delta de alta velocidade podem ser usados. Fabricantes de carros usam Deltas em aplicações como:

• Montagem de componentes eletrônicos
• Juntar submontagens menores como bombas e motores
• Pick and place — transferir peças de e para esteiras transportadoras

Robôs SCARA

Braços SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arms) são especialmente bons em montar eletrônicos. Este tipo de montagem envolve inserir peças em placa de circuito impresso plana. Inserção vertical combina bem com geometria do robô SCARA. Precisão é necessária pois peças devem encaixar em furos minúsculos. Outras aplicações onde fabricantes usam SCARAs:

• Corte de tecido para interiores de carros
• Carregamento e descarregamento de máquina
• Paletização e despaletização

Robôs Cartesianos

Robôs cartesianos são rígidos nos três eixos: X, Y e Z. Estas direções são ângulos retos entre si. Sua estrutura rígida permite lidar com cargas relativamente altas. São precisos nas três direções. Fabricantes usam robôs cartesianos para:

• Pick and place
• Empilhamento de peças em caixas
• Montagem de motores de partida, motores de limpador, sistemas de injeção de combustível, clusters de instrumentos
• Dispensação de adesivo

Casos de Uso Emergentes para Automotiva – Cobots

Necessidade relativamente nova na manufatura automotiva é por robôs colaborativos ou cobots. Cada vez mais compradores demandam personalização de seus carros. Isso fez tamanhos de lote dos fabricantes tornarem-se menores. E isso coloca maior valor na capacidade de reconfigurar processos de manufatura rapidamente. Por isso, cobots são usados cada vez mais por empresas automobilísticas.

Cobots podem ser "ensinados" a realizar tarefas por pessoas que não precisam saber programar. Esta cooperação humano-máquina torna operações mais flexíveis. O mesmo robô pode fazer tarefas diferentes hoje do que ontem porque foi mostrado por pessoa como fazer.

Trabalhadores estão felizes com esta tendência. Aspectos desinteressantes e cansativos de tarefa ficam com robô. Ao mesmo tempo, coisas em que humanos são bons — adaptabilidade e inovação — permanecem em alta demanda. Pessoas e robôs colaborando assim é tendência em fábricas automotivas.

Elétrica/Eletrônica

Uso de robôs nas indústrias elétrica e eletrônica tem se multiplicado. O maior número de robôs pode logo estar em eletrônica em vez de automotiva. Há várias razões. E são semelhantes às do setor auto: alta produção em volume combinada com padronização de peças. Então há grande repetição na manufatura elétrica/eletrônica.

Mas há diferença major entre robôs em eletrônica e automotiva. E é a capacidade de elevação de peso. Peças eletrônicas são muito menores que peças metálicas pesadas de carros. Robôs usados em eletrônica tendem a ser menores. Mais leves e rápidos que robôs de metalurgia. Claro, carros hoje contêm muita eletrônica. Fora essa sobreposição, distinção geral se mantém.

Aplicações Padrão

Montagem e Inserção

Indústrias elétrica e eletrônica usam robôs para variedade de operações. Incluem montagem, inserção, inspeção, transferência de peças eletrônicas. Outros usos: apertar parafusos e soldagem.

Robôs SCARA e Delta

Você encontrará mais robôs SCARA e Delta na indústria eletrônica. E menos braços robóticos pesados prevalentes em fábricas automotivas. É mais fácil tornar robôs pequenos e leves seguros para trabalhar junto a pessoas. Muitos robôs usados em manufatura eletrônica são cobots. Operam lado a lado com pessoas sem precisar de cercas de segurança.

Fabricantes elétricos/eletrônicos melhoram produtividade e qualidade usando robôs. Trabalhos entediantes e repetitivos podem ser reduzidos ou eliminados. Melhora condições de trabalho e taxas de retenção de funcionários.

Casos de Uso Emergentes para Indústria Elétrica/Eletrônica – Cobots

Visão computacional melhora, e preço de cobots cai. Em troca, número de empresas usando robôs aumenta. Tendência estende-se a empresas menores. Firmas menores que ainda usam montagem manual podem usar cobots. Não precisam grandes investimentos. Podem começar pequeno e comprar um único cobot. Após ganhar experiência, veem ROI e justificam compras adicionais.

Cobots fazem sentido para grandes empresas também. Empresas querem robôs que façam muitas tarefas diferentes. Especialmente quando robô pode ser ensinado por alguém que não sabe programar.

Metal & Máquinas

Terceiro maior usuário de robôs industriais é setor de metal e máquinas. Têm boas razões. Metalurgia envolve altas temperaturas. Peças são frequentemente grandes e pesadas. Muitas ferramentas giram em alta velocidade. Retificadoras, equipamentos de rebarbação, furadeiras — todos perigosos. Muitas operações geram limalhas e partículas metálicas que voam das peças. Partículas no ar são perigosas para pessoas.

Aplicações Padrão

Atendimento de Máquina (Machine Tending)

Controle Numérico Computadorizado (CNC) há muito automatiza processos de usinagem. Máquinas CNC oferecem grande melhoria sobre operações manuais. Controle numérico fornece maior velocidade e precisão. Também torna local de trabalho mais seguro. Ainda, máquinas CNC precisam de pessoas para configurá-las cuidadosamente e atendê-las durante operação. Pessoas carregam peças brutas nas máquinas. Quando processo completa, peças precisam ser descarregadas. Frequentemente, colocadas em esteira ou caixa.

Braços robóticos são usados para machine tending. Alimentam peças em máquina CNC. No momento certo, robôs removem peça acabada. Então robô move peça para próxima etapa no processo de usinagem. Machine tending é trabalho tedioso. Trabalhadores rapidamente se distraem ou entediam. Aumenta risco de ações incorretas. Erro humano pode danificar equipamentos ou peças caros, além de lesão pessoal. Usar robôs para machine tending reduz tais riscos. E, claro, robôs não cansam e trabalham 24/7.

Robôs que Substituem Máquinas CNC

Em alguns casos, braços robóticos podem substituir máquina CNC. Robô segura diretamente a ferramenta e executa operação de metalurgia. Exemplos: furação, lixamento, rebarbação, acabamento. Braço robótico frequentemente executa movimentos mais complexos que máquinas CNC tradicionais. Permite menos etapas no processo. Menos operações = tempo menor para conclusão. Resultado: maior produtividade, maior satisfação do cliente, lucratividade melhorada. Peças mais complexas feitas em menos tempo.

Caso de Uso Emergente para Metal & Máquinas – Cobots

Cobots são atraentes por poderem ser usados de forma flexível. Trabalhador industrial pode treinar braço cobot simplesmente movendo-o. Cobots projetados para serem seguros operando junto a humanos. Equipados com sensores que os tornam mais seguros. Não movem tão rápido, não usam tanta força. Detectam se batem em algo. Frequentemente têm visão computacional permitindo ver obstáculos. Visão computacional também permite uso em controle de qualidade. Visão de alta resolução é requisito para muitas aplicações.

Plástico e Química

Robôs são usados de diversas formas nas indústrias de plásticos e químicos. Uma das melhores razões para usar robôs é manter funcionários seguros. Neste aspecto, robôs fazem toda diferença.

Aplicações Padrão

Limpeza de Tanques

Em fábricas químicas, grandes tanques frequentemente precisam ser limpos. Limpeza exige funcionários vestindo Equipamentos de Proteção Individual (EPI). EPI protege de químicos corrosivos e fumos nocivos. Empresas químicas agora usam robôs controlados remotamente para entrar nos tanques. Pessoas ficam fora e guiam robôs. Operadores veem usando câmeras nos robôs. Robôs têm equipamento de pulverização potente que faz a limpeza.

Embalagem e Expedição

Embalagem e expedição são tarefas para as quais robôs são usados na indústria química. Tais processos de linha de montagem são altamente repetitivos e idealmente adequados para robótica.

Pipetagem

Técnicos de laboratório regularmente precisam dispensar quantidades precisas de líquidos em tubos de ensaio. Necessário para realizar várias medições e análises. Robôs de pipetagem são usados para isso. Tais robôs liberam pessoas para tarefas mais exigentes e gratificantes. Robôs também aumentam vazão da operação de pipetagem.

Injeção de Plástico (Injection Molding)

Injeção de plástico requer várias operações de machine tending. Incluem carregamento/descarregamento, empilhamento/elevação, paletização. Robô alcança dentro do equipamento de injeção. Remove peça acabada da máquina sem danificá-la. Robôs fazem isso com precisão e sem cansaço. Produtividade melhora, tempos de ciclo reduzem. Robôs não precisam pausas nem cometem erros.

Caso de Uso Emergente para Plástico e Química – Drones Aéreos e Cobots

Em plantas químicas, chaminés, caldeiras, tubulações são frequentemente muito altas. Equipamentos precisam inspeção periódica. No passado, exigia desligar planta. Equipamento precisava esfriar por segurança.

Drones aéreos realizam estas inspeções. Drones têm câmeras de alta resolução e sensores de qualidade do ar. Podem ter equipamento de imagem térmica. Voam tão alto quanto necessário. Pessoas ficam seguras no solo. Drones fazem inspeções enquanto planta continua operando.

Uso de cobots em plásticos e químicos está em alta. Cobot pode aparar excesso de material de peça plástica criada por injeção. Depois, coloca peça em esteira. Quando peça muda, cobot pode ser ensinado a realizar novos movimentos por trabalhador. Trabalhador não precisa saber programar.

Construção

Robôs de construção são fenômeno relativamente novo. Porém, indústria está madura para inovação. Robôs oferecem muitas vantagens. Construção ainda é muito intensiva em mão de obra, mas robôs chegam rápido.

Casos de Uso Emergentes na Construção

Amarração de Vergalhões

Amarrar barras de aço ("vergalhões") em construção de estradas e pontes é processo altamente manual. Geralmente exige trabalhadores curvados. Devem usar luvas pesadas e EPI. Trabalhadores prendem vergalhões torcendo arame em torno. Arame torcido onde vergalhões se cruzam. Podem haver dezenas de milhares de amarrações em estrada/ponte. Dependendo do comprimento, milhões.

Equipamento robótico automatiza amarração de vergalhões. Equipamento consiste em grande treliça, largura do leito da estrada. Treliça tem muitos braços robóticos de amarração. Conforme treliça rola pelo leito, braços robóticos torcem arame em muitos lugares simultaneamente. Tais robôs aliviam pessoas deste trabalho exaustivo e desinteressante. Acelera tempo de construção e melhora consistência do trabalho.

Elevação de Blocos de Cimento para Pedreiros

Pedreiros precisam erguer blocos pesados de cimento. Pedreiro médio ergue mais de 3000 blocos por dia. Trabalho exaustivo, lesões por movimento repetitivo comuns. Muitos pedreiros precisam cirurgia no ombro. Braços robóticos, guiados por pedreiros, fazem o levantamento pesado. Robô poupa pessoas de esforço desnecessário e lesões por repetição. Trabalho feito mais rápido, homens menos cansados, mais projetos concluídos em menos tempo.

Alvenaria Automática

Existem braços robóticos que automatizam processo de alvenaria. Robôs dispensam precisamente quantidade de argamassa. Colocam tijolos com excelente precisão e pressionam com força certa. Automação significa maior produtividade e menores custos.

Pintura

Robôs de pintura pintam cômodo em fração do tempo que pessoa leva. Robô de pintura não se incomoda com fumos tóxicos.

Criação de Layouts

Indústria da construção usa Robôs Móveis Autônomos (AMRs) para layouts. AMR imprime linhas no piso mostrando trabalhadores onde localizar paredes e outras características.

Veículos Autônomos

Algumas construtoras usam robôs de escavação autônomos. Uso ainda em infância. Alguns fabricantes oferecem kits para atualizar escavadeira manual em robótica.

Escavação de valas é aplicação atual. Outras adicionadas. Operações incluem carregar caminhões, transportar material, cravação de estacas, nivelamento.

Drones Aéreos

Drones aéreos usados em canteiros para visão geral do progresso do projeto. Drones fazem medições mais precisas que outros métodos. Melhoram segurança do canteiro usando observações que fornecem.

Agricultura

Custo de mão de obra continua subindo, e há escassez mundial de mão de obra em muitas indústrias. Fator que impulsiona automação. Custo crescente de mão de obra é outro. Agricultura não é exceção.

Uso de robôs na agricultura ainda em estágios iniciais. Dezenas de casos de uso potenciais empolgantes. Muitas startups entram no mercado. MarketsandMarkets estimou mercado em cerca de $7 bilhões em 2020. Projetado atingir $12,8 bilhões nos próximos quatro anos.

Casos de Uso Emergentes para Agricultura

Tratores e Veículos Autônomos

Agricultores de grãos em países desenvolvidos já usam agricultura altamente mecanizada. Uso de GPS e vários sensores de solo integrados em muitos tratores e colheitadeiras novos. Fabricantes de equipamentos agrícolas adicionam capacidades autônomas a estes veículos. Maiores nomes em equipamentos agrícolas investiram pesado nesta tecnologia.

Robôs de Capina (Weeding)

Robôs de capina em vários estágios de desenvolvimento. Mais plantas resistem a pesticidas de amplo espectro. Encontrar abordagens alternativas para matar ervas daninhas é essencial.

Visão computacional avançada reconhece ervas daninhas. Robô determina não só que algo é erva, mas tipo específico. Então químico escolhido especialmente para aquela erva é usado. Químico aplicado apenas naquela planta. Tipo de químico escolhido por IA embarcada no trator ou instrumento robótico puxado por trator. Outra abordagem usa lasers para zappar ervas. Evita químicos. Lâminas para cortar e pulsos térmicos para matar ervas são tecnologias alternativas.

Robôs de Colheita (Picking)

Colheita de frutas e vegetais é área de muito investimento. Visão computacional diz se algo está maduro. Existem robôs colhedores de alface, maçã, morango. Em vários estágios de comercialização.

Drones Aéreos

Drones aéreos gozam uso crescente na agricultura. Drone coleta dados que produzem mapas coloridos de campos. Mapas mostram onde ervas estão. Mostram umidade do solo e saúde das culturas. Agricultor usa informação para planejar intervenções. Frequentemente, problemas dos quais agricultor não tinha conhecimento prévio.

Armazém e Logística

Em 2020, estimava-se que cerca de 80% dos armazéns mundiais não usam robótica. Isso muda rapidamente. Altas taxas de crescimento em automação previstas para esta indústria. Robôs de armazém aumentam produtividade operacional e reduzem custos de mão de obra. Aliviam pessoas do fardo de tarefas repetitivas, desinteressantes.

Estudos mostram que muitas pessoas em armazéns gastam maior parte do tempo se deslocando. Empurrando carrinho ou dirigindo empilhadeiras/equipamentos industriais. Robôs Móveis Autônomos (AMRs) automatizam estas atividades.

Aplicações Padrão

Manuseio de Material

Ampla variedade de AMRs disponíveis para transportar mercadorias dentro de armazém. Alguns para mover paletes inteiros e cargas pesadas. Outros otimizados para pesos menores. Alguns AMRs parecem empilhadeiras comuns, e pessoas podem dirigi-las. Mas também têm modo autônomo. Outras empilhadeiras autônomas são carrinhos baixos que só operam autonomamente.

Separação de Pedidos (Order Picking)

Reduzir conteúdo de mão de obra na separação está se tornando mais crítico. Por causa do E-commerce. E-commerce = maior número de produtos. E menor número de itens por pedido. Combinação torna separação para e-commerce mais intensiva em mão de obra.

Maioria das soluções envolve AMRs ajudando transportar mercadorias. Mover mercadorias é parte de baixo valor do processo de separação.

Na maioria da automação de separação, pessoas ainda selecionam e removem produtos das prateleiras. Trabalhador escaneia código de barras do produto e coloca em bin no AMR. Scanner de código de barras frequentemente embutido no AMR. AMR faz deslocamento pelo armazém. Este tipo de solução resulta em duplicação de produtividade ou mais.

Robôs que fazem a coleta também disponíveis para alguns casos. Tais robôs precisam sistemas de visão avançados e garras.

Robôs de Paletização

Robôs de paletização automatizam processo de carregar caixas em palete. Robô otimiza empilhamento para maximizar caixas que cabem. Palete pode ser encolhido (shrink-wrapped) para expedição.

Fabricação de Caixas, Rotulagem e Classificação

Robôs de armazém criam caixas de tamanho personalizado. Aplicam rótulos em containers e classificam pacotes por CEP ou outros critérios. Robôs que executam estas e outras funções estão comercialmente disponíveis.

Casos de Uso Emergentes para Armazéns: Drones Aéreos e Robôs de Entrega

Armazéns começam a usar drones aéreos para inventário.

Feito manualmente, inventário envolve pessoas subindo escadas. Olham dentro de caixas para contar itens. Demorado, lento, tedioso.

Maioria armazéns tem meta de inventário duas vezes por ano, muitos não conseguem.

Drones voam pelos corredores, lendo códigos de barras e contando itens. Quando baterias baixam, drones voam para área de nidificação e recarregam. Com tais robôs aéreos, inventário pode ser feito a cada duas semanas, economizando enorme tempo e dinheiro.

Robôs de entrega em estágios iniciais de implementação. Projetos piloto para entrega de fast food e mercearias. Amazon e outras empresas de e-commerce querem entregas via drones aéreos. Potencialmente milhões de tipos diferentes de itens poderiam ser entregues assim. Tecnologia parece pronta, mas há obstáculos regulatórios.

Embalagem de Alimentos/Mercearias

Capacidade de embalar frutas e vegetais roboticamente está em estágio comercial. Soluções robóticas pegam e colocam produtos. Robôs também embalam para expedição.

Garra robótica necessária que seja firme para segurar produto e gentil para não danificá-lo. Tecnologia de garras combinada com visão computacional assistida por IA. Embalagem de produtos em alto volume comercialmente disponível e bastante custo-efetiva.

Mais pessoas querem comprar mercearias online. Alguns gostam opção de retirar na loja. Outros preferem entrega. Isso colocou enorme fardo em mercearias. Lojas dedicaram pessoas para separar pedidos de clientes. Pedidos embalados em sacolas ou caixas. Pessoas colocam para retirada. Ou alguém dirige até local do cliente para entregar.

Casos de Uso Emergentes para Embalagem de Alimentos e Mercearias

Fornecedores de robótica criaram sistemas para ajudar mercearias em todas estas tarefas. Sistemas Automatizados de Armazenamento e Recuperação (AS/RS) cabem no fundo de mercearia. AS/RS apresenta produtos a estação robótica de separação, que carrega produtos em sacolas ou caixas.

Para entrega ao cliente, veículos autônomos criados. Em vários estágios de teste. Algumas áreas geográficas conduzem projetos piloto.

Farmacêutica

Robôs são bem estabelecidos na indústria farmacêutica. Aqui algumas formas como robôs são usados neste setor.

Aplicações Padrão

Blister Packs (Cartelas)

Robôs Delta ou SCARA colocam comprimidos em cartelas. Estes robôs são rápidos e precisos manipulando itens leves. Rotulagem de frascos de comprimidos ou medicamentos líquidos frequentemente feita roboticamente.

Pipetagem

Empresas farmacêuticas precisam dispensar quantidades precisas de líquido em frascos de teste. Frascos alimentados em equipamento de teste como cromatógrafo líquido. Boa aplicação para robótica. Robôs de pipetagem comumente usados na indústria farmacêutica.

Pick and Place

Contato humano com farmacêuticos pode causar contaminação. Empresas naturalmente querem minimizar chance. Robôs úteis só por isso. Ex.: embalagem de seringas médicas. Seringas pegas de esteira e colocadas em container. Quando pessoa faz, há risco contaminação e lesão. Robôs fazer isso foi desafio pois seringas transparentes. Transparência dificulta visão computacional. Desafio superado. Resultado: processo robótico garantindo alta qualidade e consistência.

Caso de Uso Emergente para Farmacêutica – Assistindo Farmacêuticos

Assistir farmacêuticos é caso de uso relativamente novo para robôs. Ideais para tarefas mecânicas como contar comprimidos. Prescrições inseridas em sistema computacional da farmácia. Software determina tamanho correto de container. Encontra medicamento apropriado, braço robótico dispensa comprimidos no container. Robô também aplica rótulo apropriado e coloca container rotulado em esteira.

Como Encontrar a Solução Robótica Certa para sua Indústria

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