Robôs guiadores manuais

Existem quatro métodos para operação de robô colaborativo (cobot) definidos no padrão de segurança RIA 15.06-2012 e cada um tem seu próprio lugar nas operações de fabricação. Dos quatro, o guiamento manual parece receber menos atenção. Na norma de segurança, a seção 5.10 (Requisitos de Operação Colaborativa) define os requisitos necessários para que os robôs funcionem em operação colaborativa como atendendo a um ou mais dos seguintes:

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  5.10.2 Parada monitorada com classificação de segurança
  
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  5.10.3 Orientação manual
  
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  5.10.4 Monitoramento de velocidade e separação
  
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  5.10.5 Limitação de potência e força por projeto ou controle inerente
  

O guiamento manual simplesmente indica que o equipamento - por exemplo, uma alça de guiamento manual - estará localizado próximo ao efetuador final ou ferramenta robótica e terá uma parada de emergência e um dispositivo de habilitação (pense em um interruptor de homem vivo como o que você faria veja em um pingente de ensino). Muitos usuários de automação veem a orientação manual simplesmente como “condução através do ensino”, que é a capacidade de mover o robô livremente para ensinar pontos ou caminhos na operação. Esta é uma opinião comum, mas a orientação através do ensino é apenas a ponta do iceberg no vasto número de aplicações que podem ser melhoradas com orientação manual.

Outra visão comum é que as aplicações de orientação manual são limitadas para cargas úteis mais longas ou mais pesadas porque não há muitos cobots grandes disponíveis. Embora seja verdade que a maioria dos robôs colaborativos com limitação de força e poder não seja capaz de lidar com aplicativos muito grandes, é importante entender que a maioria dos robôs pode ser usada para um aplicativo colaborativo.

No centro dos robôs colaborativos ou operação colaborativa está a colaboração – para trabalhar em conjunto com outros. A colaboração com um robô é frequentemente considerada como trabalhar lado a lado com o robô para completar uma tarefa. No núcleo, a orientação manual é um operador movendo ou conduzindo o robô com a mão – uma forma de operação colaborativa mais alinhada com o verdadeiro significado de colaboração.

Lembre-se de que o uso mais eficiente de robôs colaborativos é alcançado fazendo com que o operador e o robô interajam quando necessário e deixando que cada um conclua tarefas individuais em seu próprio espaço de trabalho. Não é muito diferente ao compartilhar uma estação de trabalho com outra pessoa. Ao integrar ferramentas para auxiliar os operadores, os dispositivos devem aumentar a eficiência e diminuir o estresse ou a tensão. Se você está constantemente alcançando ou se movendo em torno de seu parceiro, seja uma pessoa ou um robô, todo o processo seria menos eficiente. É melhor observar atentamente a tarefa como um todo e a solução que você está tentando alcançar para descobrir o melhor ajuste para um robô colaborativo.

Flexibilidade e Funcionalidade

De acordo com a seção 5.10.3 das normas de segurança RIA 15.06-2012, o equipamento de orientação manual precisa ter uma parada de emergência e uma chave de habilitação. No entanto, nos casos em que a orientação manual é usada em um robô que atende aos requisitos de operação colaborativa de limitação de força e potência, a parada de emergência e a chave de habilitação podem não ser necessárias. Por esses motivos, realmente ajuda quando há várias opções de guiamento manual. A FANUC oferece dois tipos de alças de orientação manual:uma inclui a segurança integral necessária para robôs padrão e a outra é sem fio e funciona com a série CR de robôs limitadores de força e potência. Quando um produto tem muitas opções funcionais, é como ter uma caixa de ferramentas bem abastecida – você pode não precisar de todas as ferramentas o tempo todo, mas tê-las disponíveis quando necessário pode ajudar os usuários a navegar rapidamente pelos obstáculos.

Ensino baseado em pontos — No ensino baseado em pontos, o usuário move o robô usando a alça de orientação manual para uma posição e, em seguida, pressiona o botão de ensino para registrar o ponto. O usuário continua a guiar o robô para a próxima posição e registra o ponto. A repetição desse processo pode gerar rapidamente um programa de movimento completo para toda a aplicação. O ensino baseado em pontos é um processo intuitivo especialmente fácil para quem nunca usou ou programou um robô.

Ensino baseado em caminhos — Para alguns processos, é necessário registrar o movimento completo do caminho do robô. Este método se aplica a aplicações como lixar ou polir sobre uma superfície de contorno complexa quando é essencial ter um caminho suave que segue uma forma. O software de orientação manual é configurado para registrar automaticamente as posições durante o movimento do robô, que então reproduz com precisão o caminho completo. O operador simplesmente pressiona e segura o botão de ensino e, em seguida, move o robô ao longo do caminho. À medida que o robô se move, as posições são geradas em intervalos predefinidos. Uma vez que o movimento é concluído e o botão é liberado, o caminho é gerado no programa. Se for necessário um ajuste fino, cada posição pode ser modificada individualmente para alcançar o caminho perfeito.

Outra característica da alça de guiamento é um botão para controlar o ferramental. Cada pressão do botão alternará o estado da ferramenta. Isso é especialmente útil em aplicações robóticas em que um operador precisa mover uma peça de um local para outro. Programas estão disponíveis para limitar a função da garra nos locais de coleta ou queda para evitar que o operador libere acidentalmente a peça fora das zonas predefinidas.

Algumas aplicações podem exigir movimentos mais lentos e precisos do robô em áreas críticas. Está incluído um botão que pode alterar automaticamente o movimento do robô sob controle de orientação manual para uma velocidade mais lenta para melhor controle da posição do robô. Em outras situações, pode ser melhor limitar o movimento do robô apenas ao movimento linear, não permitindo a rotação da ferramenta. Um botão está incluído para alternar o perfil de movimento de articulação rotacional para apenas movimento linear.

No produto de guia manual com fio maior, um botão adicional está incluído para programar aplicações que exigem o máximo controle de processo e flexibilidade, como operações em vários estágios ou quando os regulamentos de segurança locais exigem operação do robô com as duas mãos. Muitas vezes, esse botão adicional é usado para indicar o fim da parte de orientação manual do aplicativo e permite que o robô retorne ao modo autônomo individual assim que os requisitos de segurança necessários forem atendidos (por exemplo, o operador deixar o espaço colaborativo).

Aplicativos de orientação manual

Agora que sabemos o que é a operação colaborativa de guiamento manual e todos os recursos disponíveis com o produto, como as empresas estão usando esse produto? Como mencionado anteriormente, geralmente é melhor separar as aplicações de guiamento manual de acordo com as funções.

Exemplo de Aplicação 1

Esta aplicação tem um operador usando um dispositivo de assistência de elevação manual para carregar peças em uma estação de montagem que alimenta o restante da linha. O operador leva o dispositivo auxiliar de elevação até o rack de peças e pega a peça, depois leva a peça até a estação de montagem e a carrega no suporte. Uma vez que a peça esteja no lugar, o operador move o dispositivo auxiliar de elevação para fora do caminho para que não interfira no resto da operação. Em vez de adicionar automaticamente um robô guiador manual como substituto direto do assistente de elevação, vamos examinar as funções do aplicativo separadamente.

A parte 1 é uma operação de robô autônomo que exige que o robô pegue uma peça de um rack e a traga ao operador. A configuração de uma tela de luz entre o robô e o operador permitirá que o robô funcione com segurança no modo automático quando configurado corretamente de acordo com a avaliação de risco. Isso permite que o robô alivie o operador ao lidar com a parte repetitiva e de levantamento pesado do processo.

A parte 2 começa quando o robô pega a peça e a traz para a tela de luz. Neste ponto, o operador alcança através da tela de luz, que coloca o robô em uma verificação de velocidade zero com classificação de segurança. Uma vez que a chave de habilitação é ativada, o movimento do robô fica sob controle do operador, que então o guia para a área de montagem onde a peça é carregada no suporte. Uma vez que a peça é liberada, o operador guia o robô de volta através da tela de luz.

Quando a chave de habilitação é liberada, o robô retorna à verificação de velocidade zero com classificação de segurança até que a tela de luz seja apagada. O robô pode então retomar o modo autônomo e retornar ao rack de peças para a próxima peça. O operador realiza a operação de montagem e, em seguida, envia a peça para a próxima estação. Ao não ter que retirar as peças manualmente do rack de peças, o tempo do operador é liberado para realizar um trabalho adicional de valor agregado.

A economia de tempo pode ser suficiente para reduzir o número de estações de montagem na linha, pois o operador pode realizar trabalho adicional dentro do tempo de tarefa da primeira estação. Além disso, ao final do turno, o operador estará menos cansado por não ter que caminhar entre a primeira estação e o rack parcial para cada ciclo parcial.

Exemplo de Aplicação 2

Este exemplo envolve uma estação de inspeção de solda colaborativa existente. Este sistema de parada de monitor com classificação de segurança faz com que o robô traga uma estrutura soldada para um espaço de trabalho compartilhado. Uma vez que o robô é parado, o inspetor de solda entra no espaço compartilhado e inspeciona a solda. Quando as soldas precisam ser retocadas, a peça pode não estar no ângulo ideal para soldar. Em vez de exigir que um técnico vá até a célula e mova o robô, a orientação manual é usada. A alça de guia manual está presa ao ferramental em um local conveniente para o inspetor de solda acessar.

A ativação da guia manual permite que a peça seja facilmente movida para a posição correta para retoques de solda. Isso também permite que o inspetor visualize vários lados da peça movendo-a manualmente com a alça de guiamento manual. Este aplicativo agora incorpora dois tipos de operação colaborativa e é um exemplo de como vários tipos de operação colaborativa podem ser projetados juntos para fornecer a solução de fabricação ideal.

Exemplo de Aplicação 3

Uma boa aplicação inicial/faça você mesmo envolve o uso de orientação manual para simplificar um processo de visão em que os estilos de peças ou bandejas são alterados manualmente. A configuração do sistema exige primeiro que o operador coloque uma bandeja de peças em uma mesa. O robô usa a visão para encontrar a bandeja e a primeira parte, e então inicia o processo.

À medida que as bandejas de peças mudam, a posição de visualização do robô deve ser ajustada. O uso de orientação manual pode aliviar o operador de ter que colocar o robô no modo de ensino para fazer alterações de 'localização de visão' no pingente de ensino. Uma vez que esta função é pré-programada, o operador pode fazer as alterações necessárias usando a ferramenta de orientação manual. O botão de processo extra na ferramenta de orientação manual comunica que o operador moveu o robô com a mão para uma nova posição de 'localização de visão'. O robô então usa a nova posição ensinada com orientação manual até a próxima troca de bandeja de peças.

Para novos usuários ou do-it-yourselfers, este método é extremamente fácil de usar em comparação com a modificação de um programa de robô e ajuda a economizar tempo valioso.

Exemplo de Aplicação 4

Muitas oficinas de soldagem de alta mistura/baixo volume estão enfrentando a falta de soldadores treinados e qualificados. A adição de orientação manual a um robô de soldagem a arco permite que um operador com conhecimento básico de soldagem ensine facilmente programas para soldar suas peças em pequenos lotes. O operador usa a orientação manual para mover a tocha de soldagem, de modo que o fio fique na posição adequada para a junta de solda. Os botões no hardware de orientação manual fornecem uma interface de usuário simples que facilita a criação de um programa inteiro para qualquer parte. O operador pode então deixar o robô soldar a peça enquanto ele passa para a próxima estação de solda.

A orientação manual do robô alivia a necessidade de o soldador ser proficiente em manobrar e programar o robô com o pingente de instrução. Ao permitir que o soldador programe o robô de maneira rápida e fácil, eles podem manter a produção em execução em várias estações com uma alta mistura de peças.

À medida que mais fabricantes de pequeno e médio porte implementam robôs para lidar com uma variedade de aplicações e processos, as ferramentas e técnicas de orientação manual continuarão a se expandir em funcionalidade e se tornarão ainda mais fáceis de usar.

Este artigo foi contribuído por FANUC America Corp., Rochester Hills, MI. Para mais informações, visite aqui .