Novas formas de automação com robótica em 2022

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

Adoção de pequenas lojas

A capacidade de produzir produtos de alta qualidade com despesas mínimas é essencial para se manter competitivo no cenário industrial atual. À medida que os custos de automação caem e a facilidade de uso aumenta, isso continua a levar um número constante de fabricantes de pequeno a médio porte a integrar robôs em suas fábricas. Agora visto como um ativo, a disponibilidade do robô garante aos clientes em potencial que as expectativas de entrega no prazo e qualidade do produto podem ser atendidas.

Robôs colaborativos fáceis de usar (cobots) com ensino manual preciso para implantação rápida ou redistribuição sob demanda são altamente atraentes, preenchendo o vazio para produção de baixo volume e alto mix. Ideais para soldagem a arco, corte a plasma, manutenção de máquinas, montagem leve e paletização, os cobots que podem trabalhar com humanos ou próximos a eles estão abordando várias questões, como disponibilidade do trabalhador, segurança do funcionário, eficiência operacional e qualidade do produto.

Os robôs, como o robô colaborativo HC10XP de seis eixos com limitação de potência e força (PFL) integrada com classificação de segurança, podem facilmente complementar a soldagem manual ou ser enrolados em peças de trabalho grandes e pesadas em um ambiente de fábrica. Isso não apenas fornece a capacidade de soldagem necessária para operações menores, mas também maximiza o espaço em ambientes apertados. Também hábeis em economizar espaço valioso são os cobots de carga útil mais alta, como o HC20XP com capacidade de carga útil de 20 kg. Com um riser de tamanho apropriado, este cobot com classificação IP67 é capaz de carregar ou descarregar um palete de 40 x 48” (até 80 polegadas de altura) sem elevador, oferecendo maior versatilidade para melhor retorno do investimento.

“Células de trabalho compactas, como o ArcWorld ^® As séries 50 e LC também estão sendo usadas para aumentar a produção para soldagem de peças pequenas e médias em oficinas de trabalho”, afirma Josh Leath, gerente de produto sênior da Yaskawa Motoman. “Disponíveis em uma estação de trabalho única ou dupla, soluções de soldagem que economizam espaço como essas permitem uma instalação ou realocação rápida e fácil, mantendo um retorno de investimento muito rápido.”

Programação de robôs off-line

A demografia da força de trabalho e os impulsionadores do mercado continuam a mudar a maneira como os fabricantes abordam a integração e a 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 interromper a produção enquanto um programa de robô está sendo escrito ponto a ponto a partir de um comando de ensino.

Usando uma representação 3D de uma célula de trabalho robótica que mostra visualmente um robô se movendo ao longo de um caminho programado, o OLP fornece aos programadores experientes e novatos a capacidade de projetar, testar e ajustar um programa de robô ou trabalho a partir de um computador virtual baseado em PC meio Ambiente. Fornecendo recursos úteis, como detecção de colisão, PDFs 3D, rastreamento de esteira, Cam Path e muito mais, Yaskawa's MotoSim ^® é um software fácil de usar e econômico, ideal para estudos de programação e alcance. Outras opções de terceiros fornecem funcionalidade robusta, permitindo que especialistas em tarefas programem robôs rapidamente e com facilidade. Robotmaster ^® , OCTOPUZ ^® e Delfoi fornecem soluções de software abrangentes para uma variedade de aplicações, incluindo programação complexa para sistemas de solda robótica. Em relação ao último, o Delfoi pode economizar 90% no tempo de programação em comparação com a programação do pingente de ensino, tornando-o uma maneira extremamente rápida de enviar programas com precisão, mesmo para configurações complexas, como células de trabalho de vários braços.

Métodos de programação inovadores

O cenário de programação de robôs é repleto de ideias de programação não tradicionais - muitas das quais facilitam a implementação extremamente rápida e fácil de um sistema de robô.

Ensino manual de precisão
Espera-se um crescimento de 40% nos próximos seis anos ¹ , robôs colaborativos fáceis de usar estão ajudando aplicativos novos e altamente relevantes a ganhar vida. O ensino manual de precisão é um aspecto fundamental dessa tendência, tornando-o a solução ideal para empresas que desejam integrar um sistema robótico altamente versátil e fácil de usar.

Alternativamente, empresas como a Wandelbots usam tecnologia de sensor inteligente que pode modelar os movimentos de um operador, permitindo habilmente que o usuário ensine um caminho de robô com uma caneta em vez de agarrar o braço. Essa abordagem extremamente fácil, de baixo código e econômica é, em média, 20 vezes mais rápida do que a programação tradicional para aplicativos selecionados.

Aplicativos pendentes intuitivos
Pingentes de ensino intuitivos, semelhantes a smartphones, estão se tornando comuns hoje em dia. Junto com esse uso está a utilização crescente de aplicativos pendentes e de extensão para funcionalidade de aplicativo amigável e poderosa.

O Smart Pendant intuitivo da Yaskawa – que muda radicalmente a maneira como um robô é programado – agora oferece capacidade robusta para gerando trabalhos rapidamente para lidar com peças em um padrão específico. Conhecido como Smart Pattern, esta extensão Smart Pendant fornece uma interface gráfica que suporta tarefas comuns, como carregar ou descarregar máquinas, empilhar ou desempilhar e empacotar caixas.

Para soldagem cobot e soldagem tradicional por robôs, aplicativos intuitivos de comando de ensino, como a Interface Universal Weldcom (UWI) da Yaskawa, estão ultrapassando barreiras históricas de programação. Desde diferenças regionais para onde as configurações de solda são armazenadas até o uso variável de gás de proteção, juntamente com a presença de tecnologia de fonte de energia sofisticada e o crescimento de novos métodos de soldagem, o UWI tem sido extremamente útil para fabricantes que buscam obter controle fácil de qualquer processo de soldagem ou parâmetro. Isso inclui voltagem, amperagem e velocidade de alimentação do fio.

Programação de código baixo e sem código
Ferramentas como UWI também complementam as recentes inovações de software para programação low-code e no-code. Os usuários agora podem utilizar plataformas de desenvolvimento flexíveis e módulos de aplicativos para programar um aplicativo ou sistema robótico sem escrever uma única linha de código.

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

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

Sistema operacional do robô
Arredondando os métodos de programação a serem observados no ano novo está a evolução do Robot Operating System (ROS). Uma coleção cada vez maior de middleware executado em sistemas operacionais como Linux, Java e Microsoft Windows ^® IoT Enterprise, ROS é um repositório gratuito de código aberto de algoritmos de última geração, software, funções, drivers e muito mais que é suportado pela Open Robotics em ros.org.

Levando o ROS a passo adiante, ROS-Industrial ^® (ROS-I) concentra-se especificamente nos recursos avançados que o ROS pode fornecer especificamente para robôs industriais. Vista 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 conduza o caminho do robô em tempo real em vez de um caminho pré-programado.

Vendo a necessidade de maior capacidade de fazer modificações de funcionalidade adaptativa em aplicativos de robôs industriais tradicionais para tarefas de alto volume e baixo volume, a Yaskawa fez parceria com o ROS-Industrial Consortium (RIC) Americas no desenvolvimento de um driver de comunicação robusto que oferece aos fabricantes e pesquisadores a opção de criar complementos 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 econômica, a Yaskawa oferece a capacidade de usar essa tecnologia com seus robôs - já que todas as gerações recentes de robôs Yaskawa são habilitadas para ROS e podem ser modificadas para expandir a funcionalidade para tarefas mais avançadas.

Visão de máquina otimizada

Conforme mencionado, melhorias de visão econômicas estão permitindo uma ampla variedade de aplicações. Sistemas baseados em visão, como o FreeMove ^® da Veo Robotics , estão reinventando a maneira como os produtos podem ser fabricados, tornando as máquinas mais responsivas aos 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 as distâncias de separação de proteção antes de sinalizar ao robô para desacelerar ou parar conforme necessário para a segurança do trabalhador.

Sistemas como este não fornecem apenas uma opção que permite trabalhadores humanos na equação de produção, mas também sistemas robóticos com essa tecnologia podem ajudar os fabricantes a se ajustarem melhor à personalização em massa, ciclos de produção mais curtos e exigências de qualidade mais rígidas, tornando-o mais econômico 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 soldagem usando a robótica.

“A visão robótica também está sendo aplicada a um número crescente de tarefas de inspeção ”, diz Chris Caldwell, gerente de produto da Yaskawa Motoman. “Geralmente mais rápida e confiável do que os humanos, a inspeção robótica está se tornando extremamente importante para os fabricantes que buscam melhorar a qualidade e o rendimento do produto.” Para reduzir o refugo, maximizar as peças boas e otimizar a eficácia geral do equipamento, modelos de robôs flexíveis, incluindo robôs colaborativos, estão sendo integrados às células de trabalho para garantir a qualidade da superfície, integridade da solda ou geometria da peça. Oferecendo capacidade e consistência que humanos e máquinas de medição coordenada (CMMs) não podem, o uso combinado de robôs e periféricos inteligentes, como sistemas de visão avançados, fontes de alimentação robustas, análises intuitivas de som, sistemas de inspeção de solda e muito mais, pode fornecer uma riqueza de dados para tornar informado decisões de produção.

Gestão Integrada de Ativos

A enorme quantidade de dados fornecidos pelos dispositivos conectados é melhor capturada com soluções de servidor de ponta, como Yaskawa Cockpit™, que usa um OPC-UA líder ou outra interface de coleta de dados. Sistemas de gerenciamento de ativos como esse podem fornecer informações abrangentes para fabricantes que buscam obter vantagem competitiva. Veja a qualidade da solda, por exemplo. Seja usado para uma peça interna ou implementado para verificar o calibre das peças trazidas de outra parte da cadeia de suprimentos, o uso de robôs em conjunto com esse tipo de conectividade de várias fontes de dados pode fornecer um impacto positivo.

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

Futuro industrial impulsionado pela tecnologia

Avançando para 2022, os avanços tecnológicos continuarão a alimentar as demandas do mercado e a subsequente inovação robótica, enquanto os requisitos para componentes e bens de consumo embalados persistirão com tolerâncias cada vez menores. Como a margem de erro parece entrar na nanoescala, a repetibilidade dos robôs resultará em automação adicional, especialmente no que diz respeito a eletrônicos, veículos elétricos, equipamentos médicos e muito mais. No geral, os fabricantes que executam estratégias operacionais que adotam novas tecnologias, incluindo automação robótica, provavelmente serão capazes de se ajustar rapidamente às pressões do mercado para obter sucesso contínuo.

¹ Tamanho do mercado de robôs colaborativos, análise de impacto de compartilhamento e Covid-19, insights de negócios da Fortune, 2020