Robótica Industrial: Sistemas Tradicionais, Colaborativos e Adaptativos Explicados

O que é robótica industrial?

São todos os mecanismos complexos que permitem automatizar tarefas em ambiente industrial. Incluem braços robóticos, empilhadores, sistemas de 3 eixos, autômatos, etc. Caracterizam-se por precisar ser controlados por sinais externos e movimentos programados antes de executar tarefas. Esses sinais podem ser desde sinal de início de tarefa dado por CLP até coordenadas de movimento transmitidas por sistema de visão computacional para próxima tarefa.

Tipos de robótica industrial e suas diferenças

Os dois tipos principais são robôs tradicionais e colaborativos. Nos últimos anos, definiu-se e diferenciou um novo tipo: robôs adaptativos ou inteligentes.

• A principal característica dos robôs tradicionais é a necessidade de barreiras físicas para uso seguro.

• No caso dos robôs colaborativos, a característica mais representativa é seu design preparado para trabalhar em colaboração com operador humano, sem necessidade de barreiras físicas. Consequência negativa: menor velocidade e carga nominal comparados à robótica tradicional.

• Robótica adaptativa ou inteligente é evolução de ambos. Pode ter forças e fraquezas de ambos. Tanto robô tradicional quanto colaborativo podem tornar-se adaptativos/inteligentes. Característica principal: capacidade de reagir ao ambiente e adaptar movimentos à tarefa específica. Isso é possível graças a uma camada de sensores que dá ao robô "sentidos" e sistemas de Deep Learning ou Machine Learning que gerenciam a informação e controlam movimentos.

Deep Learning e redes neurais na robótica

A contribuição de dados por um sistema de sensores não fornece por si só inteligência ou adaptabilidade. Esses dados devem ser processados para definir ações apropriadas. Dependendo da complexidade, o processamento pode usar software tradicional ou sistemas de deep learning e redes neurais. Deep learning é usado onde a tomada de decisão baseada em dados de sensores é muito complexa.

Design de garras e ferramentas para robótica

Parte muito importante de sistemas de robótica industrial é a forma de interagir com produto ou processo. O design de garras e ferramentas é tão importante quanto programação e comunicação do robô. Esses sistemas devem garantir que o robô industrial não danifique o produto e execute sua tarefa corretamente. Às vezes esse design é muito complexo, pela forma do produto ou complexidade do processo.

Aplicações, benefícios e vantagens da robótica adaptativa ou inteligente

Aplicações da robótica industrial são conhecidas e abrangem:

• Montagem
• Carga e descarga de máquinas. Pick and place
• Embalagem e paletização
• Transporte de peças, remoção de peças
• Corte, retificação e polimento
• Processos de pintura
• Aplicação de adesivos e selantes
• Soldagem
• Medição e controle de qualidade

No entanto, processos mais complexos pela sua variabilidade não são automatizados. Criação de programas quase diários para novas variantes ou impossibilidade de garantir níveis torna a industrialização via robótica tradicional/colaborativa inviável ou não rentável. Para esses casos, a robótica adaptativa ou inteligente oferece solução. Sua principal vantagem: adaptação ao ambiente de trabalho. Em vez de coordenadas de tarefa/movimento predefinidas, trabalha com pontos flutuantes definidos em cada caso pelos sensores conectados. Os sensores fornecem informação que a unidade de controle usa para definir os pontos flutuantes. Essa adaptação é maior ou menor conforme capacidade de processamento da unidade de controle e resolução/qualidade dos dados dos sensores.

Neste Projeto da ATRIA, graças a câmera de visão, o sistema processa e seleciona o ponto onde a bateria deve ser conectada, sem dimensões fixas. Outra vantagem: pode ser aplicada a instalações colaborativas ou tradicionais pré-existentes com menor investimento, pois o hardware é aproveitado. Finalmente, outra vantagem é sua flexibilidade: se ambiente ou processos mudam, o sistema adapta-se sem investimento econômico; modificações de software ou atualizações de sensores podem bastar.

Neste outro Projeto, também graças a sistema de robótica adaptativa, o robô decide como pegar a peça, pois chegam em caos, e como colocá-las na caixa.

Passos para realizar um projeto de robótica

Passos comuns em qualquer processo de automação com robô industrial:

1. Definição de requisitos: Definem-se tarefas do robô e características necessárias. Boa definição economiza trabalho e dinheiro posterior.
2. Seleção de hardware e software: Baseada nos dados do passo anterior e experiência da equipe. Define-se tipo de sistema robótico mais adequado: tradicional, colaborativo ou adaptativo/inteligente.
3. Design da instalação usando dados definidos e validados pelo cliente. Define-se fases, partes do processo, fluxos de trabalho e relações entre elementos.
4. Validação dos pontos críticos detectados na fase de design. Podem-se fazer protótipos e construções parciais. Passo muito importante em robótica adaptativa/inteligente e instalações com alta variabilidade de peças/processos.
5. Industrialização da instalação projetada e validada. Importante definir testes para validar a instalação.

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