Design de Robótica: Mesa-Redonda Executiva sobre Tendências de Automação

À medida que instalações de manufatura se tornam mais automatizadas, robôs desempenham um papel maior. E embora robôs colaborativos e outros sistemas robóticos possam ajudar trabalhadores humanos, ainda há muitas questões a serem respondidas sobre custo, segurança e outros fatores. A Motion Design apresentou algumas dessas questões a um painel de líderes da indústria de robótica.

Painel de Especialistas

Nosso painel executivo consiste em Dr. Frank Melzer, Diretor de Tecnologia da Festo SE; Scott Summerville, Presidente e CEO da Mitsubishi Electric Automation; Mark Sadie, Vice-Presidente de Marketing da Omron Automation Americas; Enrico Krog Iversen, CEO da OnRobot; e Jim Lawton, Vice-Presidente de Gerenciamento de Produto e Marketing da Universal Robots.

Evolução e Barreiras dos Cobots

Motion Design: Robôs colaborativos foram originalmente desenvolvidos para ajudar trabalhadores a realizar tarefas de montagem; hoje, eles têm muitas mais aplicações. Embora muitos vejam cobots como assistentes benevolentes para humanos, eles apresentam perigos inerentes. Como os cobots foram melhorados e quais aspectos ainda apresentam barreiras para seu pleno potencial?

Dr. Frank Melzer: Robôs colaborativos foram originalmente desenvolvidos para ajudar trabalhadores a realizar tarefas de montagem; hoje, eles têm muitas mais aplicações. Recursos como velocidade limitada segura, limitação de força e a possibilidade de definir espaços de trabalho seguros vêm com quase todos os cobots hoje. A ISO/TS 15066 e a necessidade de especificar cada aplicação individual de acordo com aspectos de segurança são os fatores limitantes até agora em termos de barreiras para uma adoção mais ampla de cobots.

Jim Lawton: Cobots não são apenas para tarefas de montagem e provaram seu valor em uma ampla gama de aplicações. Robôs tradicionais têm uma grande pegada. Em contraste, cobots são de baixo custo, fáceis de implantar, têm uma pegada pequena e são seguros para operar em proximidade de trabalhadores humanos. Para que qualquer máquina seja inerentemente segura, significa que não há risco de lesão em todas as situações. Isso não existe. Mesmo um robô minúsculo com uma carga útil muito pequena poderia segurar uma agulha hipodérmica com um veneno ou vírus mortal, apresentando risco de dano a uma pessoa devido à aplicação, não ao robô. Apenas a aplicação de um cobot pode ser julgada como segura ou não.

Enrico Krog Iversen: Robôs colaborativos têm melhorado a uma taxa fenomenal, cargas úteis aumentaram, repetibilidade melhorou, e um enorme ecossistema de desenvolvedores terceirizados de componentes e ferramentas para cobots surgiu. Todas essas melhorias, incluindo a capacidade de lidar com cargas maiores, foram alcançadas sem sacrificar os recursos de segurança que tornam possível a implantação de cobots em proximidade de trabalhadores humanos.

Scott Summerville: Como todos os robôs, cobots passaram por melhorias e refinamentos desde sua introdução. Barreiras para a introdução de cobots podem incluir sua velocidade de operação e repetibilidade. Cobots precisam se mover a velocidade reduzida quando em proximidade de humanos e a repetibilidade de muitos cobots tende a ser menor que a de robôs industriais padrão, o que também limita seu uso possível. Sistemas com cobots são frequentemente projetados por usuários inexperientes de robôs. Muitas das instalações malsucedidas de cobots não se devem às limitações do cobot, mas sim à inexperiência do arquiteto do sistema.

Mark Sadie: Robôs colaborativos atualmente oferecem segurança no que diz respeito à força e velocidade do braço robótico em si, permitindo que humanos trabalhem em harmonia com máquinas em proximidade. Oportunidades existem para cobots entenderem a segurança necessária para a tarefa que o braço está executando e as ferramentas que está usando. Áreas para melhoria incluem ferramentas de extremidade de braço com classificação de segurança, como garras.

Impacto do IIoT na Robótica

Motion Design: Como a Internet Industrial das Coisas (IIoT) impactou o quão “inteligentes” os robôs podem ser e como eles se conectam entre si e com seus operadores?

Summerville: Robôs sempre puderam se comunicar entre si, operadores e dispositivos externos, então essa conectividade não é nada nova. A IIoT permite que essa comunicação seja mais rápida e fácil de configurar; no entanto, a maioria dos fabricantes não quer seus dados comunicados via Internet. Se a definição de IIoT é mais sobre dados, sistemas hospedeiros dentro da fábrica estão agora sendo programados para usar esses dados para tomar decisões significativas e alertar operadores de problemas potenciais antes que a produção seja impactada. Essa necessidade permitiu que fabricantes de robôs justificassem o custo associado ao desenvolvimento de análises de dados adicionais para aplicações como manutenção preventiva.

Sadie: A IIoT permitiu que robôs estendessem um valor primário que trazem na automação flexível. Robôs inteligentes podem integrar-se com sistemas de chão de fábrica e sistemas de TI empresariais, bem como mudanças de ordens de automação, mudanças de produto, mudanças de ferramentas e configurações de produto. Visão robótica integrada também estendeu essa capacidade, tornando o robô mais inteligente para manter a localização precisa de máquinas, ferramentas e peças, pois estas podem se mover de trabalho para trabalho.

Melzer: Robôs conectados são talvez o desenvolvimento mais relevante para superar as limitações impostas pelas especificações da ISO/TS 15066. Wearables conectados, por exemplo, podem ajudar a trocar informações entre cobots e operadores; wearables podem detectar a intenção do próximo movimento do operador de forma mais conveniente e talvez tão precisamente ou mais precisamente do que qualquer sistema de scanner a laser ou câmera externo.

Lawton: A IIoT traz níveis sem precedentes de granularidade para implantações de automação, permitindo que usuários obtenham insights detalhados sobre o desempenho de seus robôs. Por exemplo, dispositivos de borda de monitoramento remoto permitem monitorar e programar seus cobots remotamente, o que é especialmente valioso dado o surgimento da COVID-19 e a onda de diretrizes de trabalho em casa, regulamentos de distanciamento social e problemas de absenteísmo que se seguiram.

Custo e Acessibilidade para Pequenos e Médios Fabricantes

Motion Design: O custo chegou a um ponto onde a robótica pode ser usada por mais pequenos e médios fabricantes?

Melzer: A robótica tradicional foi apoiada principalmente pela indústria automotiva, então o desempenho desses dispositivos foi adaptado às necessidades dos fabricantes de transporte. Ao vislumbrar robótica menor e mais leve, designers perceberam que cobots poderiam ser usados para milhões de tarefas de montagem agora realizadas por humanos. Vendas de cobots para montagem reduziram os custos desses robôs a um nível onde pequenos e médios fabricantes começaram a aplicá-los. Além da redução de custo, a facilidade de uso impulsiona a adoção de cobots para empresas de pequeno a médio porte.

Sadie: O custo absolutamente chegou a um ponto onde empresas de pequeno e médio porte podem e devem investir. No passado, a típica célula de automação robótica de alta velocidade podia facilmente custar bem na faixa de seis dígitos e mais. Atualmente, células de automação robótica colaborativa tipicamente custam substancialmente menos, oferecendo um grande retorno sobre o investimento para o usuário. Robôs móveis colaborativos podem ser movidos para diferentes aplicações e trabalhos conforme necessário dentro da fábrica, adicionando valor à manufatura flexível.

Summerville: Sim, o custo de compra de um robôs caiu à medida que as capacidades dos robôs e o volume de unidades aumentaram. Isso teve impacto positivo nos cálculos de ROI. Robôs também são mais duráveis do que em qualquer momento no passado, impactando ainda mais o ROI positivamente. Cobots tipicamente têm ambientes de programação baseados em ícones, muito fáceis para novos usuários entenderem, resultando em tempos de construção mais curtos e reprogramação mais rápida caso o cobot seja movido para uma área diferente do processo de manufatura. Além disso, há menos equipamento de segurança necessário com cobots, reduzindo custo e complexidade da célula de trabalho (como cercas, cortinas de luz e dispositivos similares).

Lawton: Além de oferecer baixo custo de entrada, robôs colaborativos são fáceis de programar, mesmo por pessoas com pouca ou nenhuma experiência prévia em robótica. Isso reduz ainda mais os custos de adoção de cobots, pois elimina a necessidade de trazer especialistas em robôs toda vez que você precisa reprogramar seu cobot.

Iversen: Nunca foi tão fácil para pequenos e médios fabricantes adotarem automação rápida e barata. Um relatório recente da Federação Internacional de Robótica revelou que instalações de cobots cresceram 11% em 2019. Acreditamos que baixo custo de entrada e facilidade de uso são dois fatores impulsionando esse crescimento impressionante.

Conectividade Universal de Efetores Finais

Motion Design: Houve vários avanços em efetores finais, fornecendo aos robôs maior destreza e flexibilidade; no entanto, muitas ferramentas de agarrar e segurar ainda não têm conectividade universal. O que precisa ser feito para garantir que qualquer efetor final possa se conectar a qualquer robô?

Iversen: Garantir que “qualquer efetor final possa se conectar a qualquer robô” é um grande pedido, especialmente considerando que novos robôs e efetores finais chegam ao mercado todo ano, alguns dos quais inevitavelmente serão bloqueados em software, hardware e interfaces de comunicação proprietárias.

Sadie: Assim como em outros produtos de automação, a tecnologia de efetores finais precisará avançar para suportar redes de automação e fornecer um arquivo a ser carregado no controlador do robô para controles de interface universal. Hoje, muitos produtos de efetores finais têm drivers de cliente e integração de software em robôs específicos. Eles têm vantagens especiais que não queremos perder na busca por conectividade universal.

Melzer: O sucesso futuro dos cobots depende principalmente da flexibilidade das ferramentas de extremidade de braço (EOATs); isso deve ser prioridade de comitês de padronização nacionais e internacionais. Não há dúvida: caminhar para uma interface EOAT padronizada é uma perspectiva sedutora. Mas uma interface universal deve acomodar mais do que algumas funções de agarrar. É essa complexidade que torna a padronização uma meta ambiciosa e difícil de alcançar.

Summerville: A falta de interfaces mecânicas e de controle comuns sempre impediu a implementação de robôs e aumentou o custo de soluções totais. Não vejo fabricantes de robôs concordando em um conjunto comum de interfaces tão cedo; no entanto, fabricantes de robôs obviamente têm interesse em ter o maior número possível de empresas de interfaces mecânicas adaptando produtos aos seus robôs. Isso provavelmente será o caminho para o futuro previsível quando se trata de compatibilidade.

Lawton: Devido à enorme variedade de robôs, efetores finais e as diferentes interfaces de hardware e software usadas por diferentes marcas, é improvável que tenhamos uma situação onde “qualquer efetor final possa se conectar a qualquer robô”, pelo menos no curto prazo.

Futuro dos Robôs Móveis Autônomos (AMRs)

Motion Design: Com a COVID-19, robôs móveis autônomos (AMRs) tornaram-se úteis em ambientes hospitalares e para entrega de alimentos, fornecendo uma maneira de transportar itens de forma socialmente distanciada. Quais outras aplicações você vê para robôs móveis no futuro próximo?

Sadie: É empolgante ver as soluções criativas que um ambiente pós-COVID exige. As possibilidades são infinitas para aplicações futuras e combinar a tecnologia móvel autônoma com robôs colaborativos aumenta ainda mais o potencial em muitos mercados, incluindo manufatura, segurança, hospitalidade, logística e aplicações comerciais.

Summerville: À medida que as capacidades dos AMRs aumentaram, sistemas que integram robôs e AMRs estão se tornando lentamente mais custo-efetivos e fáceis de implementar. O uso de robôs fixos também aumentou devido à pandemia, especificamente para distanciar socialmente trabalhadores, montadores, empacotadores e inspetores em instalações de manufatura, particularmente na indústria alimentícia, bem como eletrônicos, dispositivos médicos e manufatura geral.

Melzer: Robótica de serviço é definitivamente um campo onde as experiências da pandemia estimularam a consciência de que novas capacidades de cobots são necessárias e serão bem-vindas por várias aplicações. Cuidados pessoais, intralogística e armazenagem são notáveis por sua necessidade de AMRs.

Lawton: A COVID-19 criou um aumento de interesse em automação em geral, mas isso é especialmente verdadeiro para robôs colaborativos e plataformas de robôs móveis. Quando essas plataformas são combinadas para criar um cobot móvel, as aplicações potenciais de ambas as tecnologias aumentam exponencialmente. Vimos cobots móveis implantados para aplicações de desinfecção em hospitais e até para aplicações de teste de COVID-19.

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