Tendências de Robótica 2022: Estratégias Inovadoras de Automação para Fabricantes

Com 2021 chegando ao fim, tecnologia em rápida mudança, demandas dos consumidores e pressões competitivas continuam a inspirar a implementação de estratégias operacionais criativas. Como resultado, robôs mais acessíveis e altamente flexíveis estão sendo implementados em pisos de produção para lidar efetivamente com desafios da cadeia de suprimentos, escassez de mão de obra qualificada, uma pandemia sem precedentes e flutuações gerais de mercado. Com isso em mente, aqui estão algumas tendências e inovações que fabricantes espertos podem querer considerar ao planejar um 2022 bem-sucedido e além.

Adoção por Pequenas Oficinas

A capacidade de produzir produtos de alta qualidade com despesa mínima é essencial para manter competitividade no cenário industrial atual. À medida que custos de automação caem e facilidade de uso aumenta, isso continua a incentivar um número constante de fabricantes de pequeno a médio porte a integrar robôs em seus pisos de fábrica. Agora vistos como um ativo, a disponibilidade de robôs tranquiliza clientes potenciais de que expectativas de entrega no prazo e qualidade do produto podem ser atendidas.

Robôs colaborativos (cobots) fáceis de usar com ensino guiado por mão de precisão para implantação rápida ou reimplantação sob demanda são altamente atraentes, preenchendo o vazio para produção de alta mistura, baixo volume. Ideais para soldagem a arco, corte a plasma, atendimento de máquinas, montagem leve e paletização, cobots que podem trabalhar com ou em proximidade próxima a humanos estão abordando várias preocupações como disponibilidade de trabalhadores, segurança dos funcionários, eficiência operacional e qualidade do produto.

Robôs, como o robô colaborativo de seis eixos HC10XP com limitação de potência e força (PFL) com classificação de segurança integrada, podem facilmente complementar soldagem manual ou ser levados a peças de trabalho grandes e pesadas em um ambiente de fábrica. Não apenas isso fornece a capacidade de solda necessária para operações menores, mas também maximiza o espaço no chão em ambientes apertados. Também adeptos a economizar espaço valioso no chão são cobots de maior carga útil, como o HC20XP com capacidade de carga de 20 kg. Com um elevador de tamanho apropriado, este cobot com classificação IP67 é capaz de carregar ou descarregar uma palete de 40 x 48" (até 80 polegadas de altura) sem um elevador, oferecendo maior versatilidade para melhor retorno sobre investimento.

"Células de trabalho compactas, como as séries ArcWorld^® 50 e LC, também estão sendo usadas para escalar produção para soldagem de peças pequenas a médias em configurações de job shop," afirma Josh Leath, Gerente Sênior de Produto na Yaskawa Motoman. "Disponíveis em configuração de estação de trabalho única ou dupla, soluções de solda que economizam espaço como estas permitem instalação ou relocação rápida e fácil, mantendo um retorno muito rápido."

Programação Offline de Robôs

Demografia da força de trabalho e direcionadores de mercado continuam a mudar a forma como fabricantes abordam integração e programação de robôs, tanto que lançou uma revolução de facilidade de uso. Opções de programação intuitivas – incluindo programação offline (OLP) – são essenciais para facilitar um alto grau de tempo de atividade, especialmente para operações que não podem se dar ao luxo de interromper a produção enquanto um programa de robô está sendo escrito ponto a ponto a partir de um pendant de ensino.

Usando uma representação 3D de uma célula de trabalho robótica que mostra visualmente um robô movendo-se ao longo de um caminho programado, a OLP fornece a programadores experientes e novatos a capacidade de projetar, testar e ajustar um programa ou trabalho de robô a partir de um ambiente virtual baseado em PC. Fornecendo recursos úteis como detecção de colisão, PDFs 3D, rastreamento de esteira, Cam Path e mais, o MotoSim^® da Yaskawa é um software amigável e custo-efetivo ideal para programação e estudos de alcance. Outras opções de terceiros fornecem funcionalidade robusta, permitindo que especialistas em tarefas programem robôs rapidamente com facilidade. Robotmaster^®, OCTOPUZ^® e Delfoi fornecem soluções de software abrangentes para uma variedade de aplicações, incluindo programação complexa para sistemas de solda robótica. Quanto a este último, o Delfoi pode economizar 90% no tempo de programação versus programação por pendant de ensino, tornando-o uma maneira extremamente rápida de enviar programas com precisão para configurações complexas, como células de trabalho multi-braço.

Métodos Inovadores de Programação

O cenário de programação de robôs está salpicado com ideias de programação não tradicionais – muitas das quais estão facilitando implementação extremamente rápida e fácil de um sistema robótico.

Ensino guiado por mão de precisão
Espera-se que cresça 40% nos próximos seis anos¹, robôs colaborativos fáceis de usar estão ajudando aplicações novas e altamente relevantes a ganhar vida. O ensino guiado por mão de precisão é um aspecto chave desta tendência, tornando-o a solução ideal para empresas que desejam integrar um sistema robótico altamente versátil e amigável.

Alternativamente, empresas como Wandelbots usam tecnologia de sensor inteligente que pode modelar os movimentos de um operador, permitindo expertamente que o usuário ensine um caminho de robô com uma caneta em vez de segurar o braço. Esta abordagem de baixíssimo código e custo-efetiva média 20 vezes mais rápida que a programação tradicional para aplicações selecionadas.

Aplicações intuitivas de pendant
Pendants de ensino intuitivos, estilo smartphone, estão se tornando comuns hoje. Junto com este uso está o crescente uso de aplicações de extensão e pendant para funcionalidade poderosa e amigável.

O Smart Pendant intuitivo da Yaskawa – que muda radicalmente a forma como um robô é programado – agora oferece capacidade robusta para gerar rapidamente trabalhos para manusear peças em um padrão específico. Conhecido como Smart Pattern, esta extensão do Smart Pendant fornece uma interface gráfica que suporta tarefas comuns, como carregamento ou descarregamento de máquina, empilhamento ou desempilhamento, e embalagem de caixas.

Para soldagem com cobot e soldagem com robô tradicional, aplicações intuitivas de pendant de ensino, como a Interface Universal de Soldagem (UWI) da Yaskawa, estão penetrando barreiras históricas de programação. Desde diferenças regionais para onde configurações de solda são armazenadas até uso variado de gás de proteção, junto com a presença de tecnologia de fonte de energia sofisticada e o crescimento de novos métodos de soldagem, a UWI tem sido extremamente útil para fabricantes que buscam ganhar controle fácil de qualquer processo ou parâmetro de solda. Isso inclui tensão, amperagem e velocidade de alimentação de arame.

Programação de baixo código e sem código
Ferramentas como UWI também complementam inovações recentes de software para programação de baixo código e sem código. Usuários agora podem utilizar plataformas de desenvolvimento flexíveis e módulos de aplicação para programar um app ou sistema robótico sem escrever uma única linha de código.

Outras empresas, como Path Robotics, desenvolvem inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina e sistemas de visão computacional de ponta para tornar robôs industriais mais inteligentes. Com foco inicial em aplicações de soldagem, a Path remove a equação de programação completamente com um sistema proprietário de visão e percepção que trabalha para reconhecer onde uma peça está no espaço, então ajusta o caminho do robô e parâmetros de soldagem em tempo real para variações. À medida que melhorias de sensor e processamento continuam a se desenvolver, o desempenho e adoção de instalações robóticas inteligentes também o farão.

Automação robótica multiplataforma
Desbloqueando um novo paradigma de automação amigável, a READY Robotics criou um sistema operacional de nível empresarial para automação robótica multiplataforma. Não apenas isso permite que quase qualquer um programe virtualmente qualquer robô (robôs Yaskawa incluídos), mas também torna a automação mais acessível do que nunca com programação baseada em ícones gráficos que não requer expertise específica em codificação.

Sistema Operacional de Robô
Completando os métodos de programação para observar no novo ano está a evolução do Robot Operating System (ROS). Uma coleção crescente de middleware que roda em sistemas operacionais como Linux, Java e Microsoft Windows^® IoT Enterprise, ROS é um repositório gratuito e open-source de algoritmos, software, funções, drivers e mais de ponta, suportado pela Open Robotics em ros.org.

Levando o ROS um passo adiante, o ROS-Industrial^® (ROS-I) foca especificamente nas capacidades avançadas que o ROS pode fornecer específicas para robôs industriais. Visto por alguns como a cola que mantém a tecnologia avançada unida, esta compilação de ferramentas ricas em recursos está ajudando fabricantes de robôs, fornecedores de componentes, integradores de sistemas e usuários finais a melhorar uma miríade de aplicações complexas, como processamento de imagem 2D/3D ou controle de força para dirigir caminho do robô em tempo real versus um caminho pré-programado.

Vendo a necessidade de maior capacidade de fazer modificações de funcionalidade adaptativa em aplicações de robôs industriais tradicionais para tarefas de alta mistura, baixo volume, a Yaskawa fez parceria com o Consórcio ROS-Industrial (RIC) Américas no desenvolvimento de um driver de comunicação robusto que fornece a fabricantes e pesquisadores a opção de criar add-ons e integrar sensores de percepção. Altamente vantajoso para tornar um robô compatível para uma variedade de aplicações de ambiente não estruturado de maneira oportuna e custo-efetiva, a Yaskawa fornece a capacidade de usar esta tecnologia com seus robôs – pois todas as gerações recentes de robôs Yaskawa são ROS-enabled e podem ser modificadas para expandir funcionalidade para tarefas mais avançadas.

Visão de Máquina Otimizada

Como mencionado, melhorias de visão custo-efetivas estão permitindo uma variedade maior de aplicações. Sistemas baseados em visão, como o FreeMove^® da Veo Robotics, estão reinventando a forma como produtos podem ser fabricados ao tornar máquinas mais responsivas a humanos, culminando em sistemas de segurança dinâmicos que usam proteção mínima. O sistema FreeMove projeta todas as posições futuras possíveis dos objetos em seu ambiente, calculando dinamicamente distâncias de separação protetoras antes de sinalizar o robô para desacelerar ou parar conforme necessário para segurança do trabalhador.

Não apenas sistemas como este fornecem uma opção que permite trabalhadores humanos na equação de produção, mas também sistemas robóticos com esta tecnologia podem ajudar fabricantes a se ajustar melhor a personalização em massa, corridas de produção mais curtas e demandas de qualidade mais rigorosas, tornando-o mais custo-efetivo a longo prazo. A visão vai além de encontrar peças ou inspecioná-las, mas é utilizada para ajudar a aperfeiçoar processos como manufatura aditiva ou planejamento de caminho de solda enquanto usando robótica.

"Visão robótica também está sendo aplicada a um número crescente de tarefas de inspeção," diz Chris Caldwell, Gerente de Produto na Yaskawa Motoman. "Comumente mais rápida e confiável que humanos, a inspeção robótica está se tornando extremamente importante para fabricantes que buscam melhorar qualidade do produto e vazão do produto." Para reduzir sucata, maximizar peças boas e otimizar eficácia geral do equipamento, modelos de robôs flexíveis, incluindo robôs colaborativos, estão sendo integrados em células de trabalho para garantir qualidade de superfície, integridade de solda ou geometria da peça. Oferecendo capacidade e consistência que humanos e máquinas de medição coordenadas (CMMs) não podem, o uso combinado de robôs e periféricos inteligentes como sistemas de visão avançados, fontes de alimentação robustas, análises de som intuitivas, sistemas de inspeção de solda e mais podem fornecer uma riqueza de dados para decisões de produção informadas.

Gerenciamento Integrado de Ativos

A enorme quantidade de dados fornecida por dispositivos conectados é melhor capturada com soluções de servidor edge, como Yaskawa Cockpit™, que usam uma interface OPC-UA líder ou outra interface de coleta de dados. Sistemas de gerenciamento de ativos como este podem fornecer insights abrangentes a fabricantes que buscam vantagem competitiva. Tome qualidade de solda, por exemplo. Seja usado para uma peça interna ou implementado para verificar o calibre de peças trazidas de outra parte da cadeia de suprimentos, o uso de robôs em conjunto com este tipo de conectividade de múltiplas fontes de dados pode fornecer impacto positivo.

Isso levanta preocupações contínuas com a cadeia de suprimentos, que continuam na vanguarda para fabricantes. Facilitando segurança do trabalhador e fornecendo a capacidade de monitorar e gerenciar dispositivos de fábrica conectados remotamente, soluções de gerenciamento de ativos estão ganhando força. Permitindo uma abordagem integrada, inteligente e inovadora para análise de dados, ferramentas como esta ajudam tomadores de decisão a visualizar volumes de produção atuais e históricos, bem como o status operacional de qualquer dispositivo conectado (incluindo robôs), em tempo real. Não apenas isso auxilia fabricantes a tomar decisões informadas sobre manutenção de desempenho de equipamentos, mas também dá a capacidade de executar metas operacionais eficientemente de praticamente qualquer lugar.

Futuro Industrial Impulsionado por Tecnologia

Avançando para 2022, avanços tecnológicos continuarão a alimentar demandas de mercado e subsequente inovação robótica, enquanto requisitos para componentes e bens de consumo embalados persistirão em ter tolerâncias cada vez menores. À medida que a margem de erro parece entrar na nanoescala, a repetibilidade de robôs resultará em automação adicional, especialmente onde eletrônicos, veículos elétricos, equipamentos médicos e mais estão envolvidos. No geral, fabricantes que executam estratégias operacionais que abraçam novas tecnologias, incluindo automação robótica, provavelmente serão capazes de se ajustar rapidamente a pressões de mercado para sucesso contínuo.

¹ Collaborative Robots Market Size, Share & Covid-19 Impact Analysis, Fortune Business Insights, 2020