Robôs Colaborativos (Cobots) Explicados: Impulsionando Eficiência em Usinagem CNC e Manufatura

O que exatamente são cobots e o que eles podem fazer para usinagem CNC e outras manufaturas? Nosso guia responde todas as suas perguntas.

Origem dos Cobots

Robôs traçam suas origens aos anos 1950, quando George Devol patenteou o primeiro "robô industrial" conhecido, o Unimate, que introduziu automação nas fábricas. Na década de 1960, a General Motors estava adicionando robôs às suas instalações para soldagem, e logo outros grandes fabricantes seguiram o exemplo.

Embora esses robôs fossem poderosos e rápidos, também eram massivos, caros e inseguros perto de humanos. Eles operavam em gaiolas, atrás de cercas ou em salas separadas. Eram também automação "fixa", significando que eram projetados e construídos para uma única tarefa. Se a tarefa não fosse mais necessária devido a mudanças de produção ou processo, o robô tornava-se obsoleto.

No final dos anos 1990, os primeiros robôs colaborativos verdadeiros, ou cobots, estavam sendo desenvolvidos por J. Edward Colgate e Michael Peshkin. Eram projetados para serem seguros, trabalhar próximos a humanos e assumir tarefas repetitivas que tornariam o trabalho das pessoas mais fácil.

Hoje, cobots estão ganhando popularidade na manufatura e outras indústrias para embalar bens, atender máquinas, repor produtos ou trabalhar em linhas de montagem. Ao trabalhar ao lado de humanos, cobots fornecem colaboração segura, bem como qualidade de produto melhorada através de consistência e precisão. Neste blog, veremos os muitos benefícios dos cobots e o que os diferencia dos robôs industriais tradicionais.

Qual a Diferença Entre Robôs e Robôs Colaborativos?

Existem várias diferenças entre robôs tradicionais e robôs colaborativos, ou cobots. Cobots são menores, mais acessíveis e mais fáceis de operar. A principal diferença, porém, é que robôs colaborativos são projetados para compartilhar espaços de trabalho com humanos com segurança e não requerem gaiolas ou cercas. Eles são equipados com recursos de segurança que os tornam muito menos perigosos que robôs tradicionais.

Cobots também são geralmente mais fáceis de programar que robôs tradicionais. No entanto, cobots variam em sua facilidade de uso. A última geração de cobots, como o OB7 da Productive Robotics, não oferece programação nenhuma. Eles aprendem a realizar suas tarefas através de ensino físico: mostrando e guiando-o pelos movimentos, em vez de usar codificação ou programação de robô tradicional.

Outra diferença chave é o fato de que cobots fornecem flexibilidade e agilidade. Em vez de serem projetados, construídos e programados para uma única tarefa ou aplicação, cobots podem realizar uma ampla variedade de tarefas e podem ser redirecionados para múltiplas estações de trabalho. Por exemplo, um cobot pode montar produtos no início do dia e embalar esses mesmos produtos no final do dia. Da mesma forma, um cobot pode atender múltiplas máquinas e rolar facilmente entre elas.

Cobots São Projetados para Interação Humana

Saiba qual o impacto dos cobots nos funcionários! Assista agora.

Cobots têm recursos de segurança integrados que permitem que trabalhem ao lado de humanos com segurança, sem a necessidade de gaiolas ou cercas. Isso significa que um cobot pode parar ou desacelerar se uma pessoa esbarrar nele ou entrar em sua área de trabalho. Existem quatro modos diferentes de robôs colaborativos para interação humana:

1. Parada monitorada com classificação de segurança
2. Guiamento manual
3. Monitoramento de velocidade e separação
4. Limitação de potência e força

Cobots têm outros recursos projetados para interação humana próxima:

• Tamanho compacto/pequena pegada (mais a capacidade de ser montado em tetos, mesas ou carrinhos).
• Braços de robô leves com bordas arredondadas para minimizar a força de lesão.
• Sensores para parar ou desacelerar automaticamente o movimento.
• Garras semelhantes a mãos e outras opções hábeis para muitas aplicações.

É importante notar que os recursos de segurança do cobot por si só não tornam um cobot seguro. É sempre necessário realizar uma avaliação de risco adequada para determinar a segurança da aplicação e das pessoas envolvidas.

Impactos nos Funcionários e Responsabilidades de Trabalho

Ao compartilhar espaços de trabalho com humanos, cobots trabalham junto com trabalhadores para aliviá-los de trabalho repetitivo e redundante. Cobots assumem as tarefas monótonas, sujas e perigosas e permitem que os trabalhadores se concentrem em outras tarefas de maior qualificação que fornecem mais valor à organização.

Por exemplo, um cobot pode atender uma máquina CNC lidando com o processo repetitivo de carregar e descarregar peças, enquanto o operador se concentra na inspeção de qualidade e preparação de diferentes trabalhos. Isso não apenas aumenta a vazão mantendo as máquinas rodando consistentemente, mas torna o trabalho mais interessante, desafiador e gratificante, e pode até levar a novas responsabilidades.

Flexibilidade de Trabalho e Tarefas com Cobots

Braços de cobot são construídos com múltiplos graus de movimento. A maioria dos cobots tem seis graus de liberdade, mas o OB7 da Productive Robotics tem sete, o que proporciona mais flexibilidade e destreza para alcançar ao redor de obstáculos e entrar em lugares mais apertados. Cobots fornecem a flexibilidade de mover-se entre máquinas e mudar facilmente de um trabalho para outro. Eles podem ser equipados com muitas opções de garras, para que possam trabalhar habilmente com uma variedade de materiais e não causar danos. Essa flexibilidade combinada com facilidade de uso permite que você implemente cobots facilmente e ensine uma tarefa em minutos.

Veja como você pode configurar um cobot e ensiná-lo a atender máquinas CNC:

Trabalho em Evolução com Robótica

A escassez de mão de obra na indústria de manufatura torna difícil encontrar trabalhadores qualificados. Com muitos empregos de manufatura não preenchidos, cobots estão preenchendo a necessidade das empresas de otimizar sua produção automatizando empregos que são mundanos, entediantes ou indesejáveis. Cobots dão aos fabricantes uma vantagem competitiva através de sua custo-efetividade, facilidade de uso e implementação.

Como cobots não fazem pausas, não adoecem, não tiram férias, eles operam sem supervisão por turnos inteiros e continuam depois que todos vão para casa à noite. Isso abre a possibilidade de manufatura "lights-out" durante horas fora do expediente e a capacidade de assumir ainda mais trabalho. Imagine ter seus operadores focados em tarefas inovadoras ou complexas enquanto cobots lidam com o trabalho mais redundante com supervisão mínima!

Para que São Usados Robôs Colaborativos?

Devido à sua versatilidade, pequena pegada e facilidade de uso, cobots podem automatizar milhares de tarefas industriais diferentes, variando de embalagem e montagem a atendimento de máquinas e inspeção de qualidade. Tarefas comuns de cobot incluem:

Categoria 1	Categoria 2	Categoria 3
Montagem	Corte a Laser	Parafernaria
Ensaque	Atendimento de Máquinas	Vedação
Desbaste	Manuseio de Materiais	Classificação
Dispensação	Embalagem	Pulverização
Acabamento	Pintura	Soldagem
Colagem	Paletização	Assistente de Trabalho
Inspeção	Pick & Place
Testes de Laboratório	Inspeção de Qualidade

Identificar aplicações de cobot é diferente para cada negócio. Como robôs não realizam tarefas da mesma forma que humanos, é útil dividir processos existentes em etapas curtas e repetíveis que um robô possa lidar. Uma boa regra prática é começar com uma tarefa simples e então expandir para aplicações mais complexas. Você pode identificar processos adequados para cobots focando naqueles que:

• Têm movimentos repetitivos
• Requerem muito pouca ou nenhuma habilidade
• São propensos a erros ou distração por fadiga
• Contribuem para tempo ocioso da máquina
• Requerem alta precisão

Tipos de Cobots

Existem muitos robôs colaborativos diferentes no mercado hoje, cada um oferecendo benefícios semelhantes e suas próprias especialidades. Determinar o cobot certo para sua aplicação depende de vários fatores únicos ao seu negócio e à aplicação específica. Tipicamente, cobots podem ser diferenciados pelos seguintes:

• Carga útil. Quanto peso eles podem levantar e mover, incluindo ferramentas.
• Capacidade de alcance. Quão longe o braço pode estender e manter estabilidade.
• Eixos de movimento. O número de linhas/planos em torno dos quais uma junta gira.
• Ensinabilidade. Como são configurados para fazer o trabalho (ensináveis vs. necessidade de habilidades de programação).
• Ferramentas de extremidade de braço. Como garras de múltiplos dedos, calibradores e ventosas.
• Recursos de segurança a bordo. Como sensores, câmeras e configurações de velocidade variável.

Aplicações Comuns de Cobots

Os recursos acima se traduzem em muitas aplicações industriais específicas, como:

Usinagem CNC

Cobots são amplamente usados no atendimento de máquinas CNC. Um cobot carrega e descarrega uma máquina como um operador humano, mas não faz pausas. Um cobot da Productive Robotics leva algumas horas para configurar e se conecta facilmente a qualquer tipo de máquina. Cobots mantêm máquinas CNC rodando 24/7 "lights out", eliminando tempo ocioso do fuso e aumentando a vazão.

Manufatura

Oportunidades para melhorar operações de manufatura e produtividade com integração de cobot são quase infinitas. Um cobot lida com muitas tarefas que aumentam a qualidade e aumentam a eficiência, como:

• Colocar peças em forno de tratamento térmico ou máquina de conformação de chapa metálica
• Furar furos, rosquear chapa metálica ou aparafusar
• Tarefas de acabamento como retífica, polimento ou desbaste
• Corte a laser ou plasma
• Soldagem
• Inspeção de qualidade pós-usinagem CNC (com auxílio de câmera 3D ou sensor)

Logística

De fabricantes enviando peças acabadas a organizações exclusivamente envolvidas em armazenagem e logística, cobots podem ser usados para tarefas como embalagem (ex.: enchimento de caixas ou paletização), levantamento, empilhamento, operações pick-and-place e classificação.

Indústrias que se Beneficiam de Cobots

Empresas grandes e pequenas e em todas as indústrias se beneficiam de cobots. Usinagem/fabricação e outros processos que requerem etapas consistentes e repetíveis são candidatos perfeitos para automação com cobot. Como cobots trabalham consistentemente, sem parar, eles completam tarefas da mesma forma cada vez. Isso leva a uma redução no erro humano, melhoria nos requisitos de qualidade/segurança e maior satisfação dos funcionários. OEMs e fornecedores também podem alcançar taxas mais baixas de sucata ou retrabalho.

Usinagem CNC e Manufatura de Precisão

Em aplicações de usinagem CNC, cobots lidam com o processo de carregamento e descarregamento, incluindo:

• Abrir e fechar a porta da máquina
• Pressionar o botão de partida
• Carregar e descarregar blocos ou peças
• Preparar material para processamento e inspeção
• Registrar dados pertinentes

Além disso, em operações de máquinas CNC, focar no aumento da vazão é a chave. Enquanto um operador atendendo uma máquina raramente está presente para trocar a peça quando o ciclo termina, um cobot mantém as máquinas rodando consistentemente e elimina o tempo ocioso da máquina. Cobots também funcionam bem para ciclos de usinagem curtos trabalhando continuamente em trabalhos, aliviando um operador desta tarefa e permitindo que eles se concentrem em outras tarefas.

O número de eixos de movimento também pode determinar a flexibilidade que um cobot tem para alcançar objetos redondos, pegá-los e rotacioná-los, agarrar e girar botões, pressionar botões, e mais. O cobot OB7 da Productive Robotics tem sete juntas, o que é uma vantagem para atendimento de máquinas CNC. Por causa do 7º eixo, o cobot pode ser colocado ao lado da porta da máquina e alcançar ao redor para dentro da máquina para carregar a peça sem bloquear o acesso para o operador da máquina.

Fabricação de Metais

Cobots podem ser equipados com garras ou ventosas de sucção a vácuo para pegar, mover e carregar blocos ou chapa metálica para muitas operações de fabricação, incluindo estampagem, corte a laser, perfuração, cisalhamento, dobra, conformação e fundição. Eles também podem auxiliar com operações secundárias para acabamento ou tratamento térmico.

Aeroespacial e Automotiva

OEMs e fornecedores exigem qualidade consistente de peças que atenda às especificações. Nestes ambientes de manufatura, cobots podem usinar componentes, perfurar e aparafusar painéis, e inserir matérias-primas para estampagem de componentes pequenos e miniatura — tudo sem cansar, forçar ou fazer uma pausa.

Vantagens de Trabalhar com Cobots

Existem várias vantagens em implementar cobots em sua instalação em termos de aumentar eficiência e produtividade. Suas vantagens são numerosas, e as seguintes são algumas das maiores.

Programação e Configuração Fáceis

Muitos adotantes de cobots são usuários de primeira viagem e não têm experiência prévia em programação de robôs. Assim, o que torna um cobot simples e fácil de trabalhar é o quão fácil é programá-lo. Cobots, como o OB7, não requerem programação nenhuma. Em vez de inserir linhas de código, qualquer um pode ensinar o OB7 simplesmente movendo o braço pelos movimentos. Ao "mostrar" a ele onde mover, esses movimentos são armazenados e seguidos exatamente a cada ciclo.

Cobots São Colaborativos e Seguros

Introduzir cobots em sua instalação fornece um ambiente de trabalho seguro aprimorado entre colaboração humana e robô. Cobots trabalham junto com seus funcionários existentes para auxiliar com tarefas. Ao trabalhar colaborativamente com humanos, cobots aumentam produtividade, eficiência e qualidade, enquanto enriquecem o ambiente de trabalho.

ROI e Períodos de Retorno Rápidos

Retorno sobre investimento (ROI) é rápido para cobots porque são fáceis de configurar, requerem integração mínima, e são mais custo-efetivos que cobots tradicionais. Alguns cobots, como o OB7 da Productive Robotics, têm ROI em tão pouco quanto uma semana com financiamento. Existem muitos outros fatores que desempenham um papel na determinação do ROI. Cada negócio é diferente, então é importante avaliar os fatores envolvidos no seu negócio ao calcular seu ROI.

Impacto Positivo nos Funcionários

Introduzir um novo equipamento, como um cobot, pode ser intimidador para os trabalhadores. No entanto, a reação inicial se dissipa rapidamente conforme o cobot os libera para lidar com partes mais gratificantes de seu trabalho. Em muitos casos, os funcionários finalmente têm tempo para se atualizar e trabalhar em responsabilidades de nível superior e treinamento. Em outros casos, eles até criam maneiras novas e criativas de o cobot ajudar com seu trabalho.

Melhorando a Automação com Cobots

Por décadas, a automação beneficiou grandes empresas. Hoje, empresas grandes e pequenas podem implementar robôs colaborativos sem o alto preço, integração complexa e programação difícil. Através de sua facilidade de uso, acessibilidade e flexibilidade, cobots oferecem opções ilimitadas para empresas competirem em um cenário de manufatura em mudança.

Seja um chão de fábrica totalmente automatizado ou introduzir cobots em estações de trabalho manuais, cobots fornecem muitos benefícios a empresas em todas as indústrias. Eles aumentam a produtividade, melhoram a qualidade e otimizam a eficiência.

A Productive Robotics foca na usabilidade e fornecendo soluções para indivíduos sem experiência que não têm experiência em robótica ou habilidades de programação. Cobots OB7 são projetados para integrar perfeitamente em linhas de produção, ensinar facilmente e redirecionar rapidamente.

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Nossos especialistas em robótica na Productive Robotics estão aqui para responder suas perguntas. Por favor, entre em contato para saber sobre nossa próxima geração de cobots e como eles podem ajudar você a alcançar seus objetivos de produção.