NASA Usa Software RoboDK para Automatizar Programação de Cobots na Inspeção de Fuselagem

Automatizar processos com robótica pode ter numerosos benefícios, mas robôs requerem programação, um processo tipicamente manual que pode ser complexo e levar a problemas caros como colisões. O Projeto de Compósitos Avançados da NASA está trabalhando em um processo que não apenas automatiza a inspeção de fuselagens de aviões usando robôs colaborativos (cobots) da Universal Robots, mas automatiza a programação dos cobots com software do desenvolvedor de simulação de software robótico RoboDK. Este sistema tem potencial para economizar tempo e dinheiro enquanto fornece resultados melhores e mais consistentes que processos de inspeção totalmente manuais.

Inspeção por Termografia Infravermelha

O Projeto de Compósitos Avançados da NASA trabalha para melhorar métodos, ferramentas e protocolos, bem como reduzir prazos de desenvolvimento e certificação para materiais e estruturas compósitos à medida que suas aplicações aumentam. Um de seus objetivos é acelerar a inspeção de estruturas compósitos e melhorar resultados de medição garantindo que o procedimento de inspeção não perca nenhuma área de uma estrutura. Um método de inspeção é termografia infravermelha, que usa um flash preciso de luz para criar um pulso de calor. À medida que o material esfria, pesquisadores analisam como o calor flui através da peça para revelar defeitos ocultos e subestruturas anormais sem danificar a peça. No entanto, equipamento de inspeção infravermelha é grande e pesado, e deve ser movido por toda a superfície da peça por dentro e por fora para garantir uma inspeção abrangente. Inspeções manuais de grandes produtos compósitos, como fuselagens de aviões, requerem múltiplos operadores por períodos prolongados, adicionando custo e complexidade.

Automação da Programação com RoboDK

Para automatizar este processo, o NASA Langley Research Center está testando um método que usa software da RoboDK para automatizar a programação de padrões de inspeção para dois cobots UR10 da Universal Robots. Pesquisadores usaram o software para criar um modelo computacional da peça a ser inspecionada, o padrão de inspeção e o movimento da ferramenta de inspeção. O software tem uma interface de programação de aplicativos (API) que permite aos usuários programar robôs usando linguagens de programação universais, como Python, C#, C++, Matlab e Visual Basic.

Uma vez que o processo de inspeção é calibrado e os cobots estão propriamente localizados em relação à peça, os cobots podem seguir um caminho pré-programado para mover o equipamento de inspeção para localizações precisas ao redor da fuselagem e manter o equipamento no lugar enquanto o operador recupera os dados.

Algoritmos Personalizados e Simulação Off-Line

O software pode ser personalizado com algoritmos para automatizar algumas tarefas, como projetar um padrão de inspeção em uma superfície para simular e gerar o programa de inspeção. Os algoritmos podem ser totalmente ou parcialmente automatizados, significando que geram o caminho da ferramenta de acordo com certos parâmetros que podem ser modificados pelo operador ou programador do robô. Com algoritmos totalmente automatizados personalizados, robôs podem ser programados em apenas alguns segundos, diz o CEO da RoboDK, Albert Nubiola. O Projeto de Compósitos Avançados da NASA usa um algoritmo que cria um caminho de ferramenta para o robô seguir na superfície da fuselagem, evitando janelas e furos.

A API do software também permite que usuários criem programas off-line e os simulem antes de baixá-los para o robô. "Programação off-line do robô é muito útil quando você precisa fazer o trabalho de planejamento antes de mover o sistema robótico para um hangar ou outra localização", diz Joshua Brown, Associado de Mecânica Analítica da NASA. Ele adiciona que a função de simulação também é útil, pois pode ser usada para verificar problemas como limites de eixo e colisões, que são um problema potencial ao usar múltiplos cobots. "Foi bastante simples trazer múltiplos robôs para uma estação e fazê-los trabalhar juntos virtualmente antes de ter o metal real voando por aí", diz o Sr. Brown. Uma vez que o programa é criado e simulado, pode ser baixado para o robô, então a inspeção pode começar sem configuração adicional.

Confiabilidade Acima de Economia

O sistema está nos estágios iniciais de desenvolvimento, e o Sr. Brown diz que o objetivo é colocar o framework para o sistema de inspeção no lugar e resolver alguns dos detalhes. Atualmente, os cobots devem ser movidos manualmente para diferentes áreas ao redor da fuselagem e então recalibrados antes de realizar uma varredura baseada na superfície naquela área. A próxima fase de desenvolvimento envolve montar os cobots em um estágio linear que estenderá o alcance do sistema para aproximadamente 3 metros. Esse estágio linear também poderia ser montado em outro estágio linear ou par de estágios lineares para estender o alcance do sistema em outro eixo ou plano.

Este sistema tem potencial para economizar tempo e dinheiro, pois permite que um único operador supervisione o processo de inspeção. Programação e simulação garantem eficiência, porque os robôs se movem nos caminhos mais práticos e abrangentes ao redor da aeronave. Simulação também pode prevenir problemas potencialmente caros. Além disso, os cobots têm um sistema de segurança que monitora quando mudar para modo de segurança reduzida e para operação quando entra em contato com uma pessoa. Isso permite que pessoas trabalhem próximas a eles, então outros processos de inspeção ou manufatura podem ocorrer durante a inspeção infravermelha. Este método também tem potencial para melhorar a qualidade dos resultados de inspeção, pois pode ser usado para garantir que a peça inteira seja inspecionada.

No entanto, o Sr. Brown diz que neste ponto, a confiabilidade que este sistema pode fornecer é mais valiosa que possíveis economias de tempo e dinheiro. "Usar robôs significa consistência e a capacidade de voltar e fazer uma inspeção exatamente da mesma maneira exatamente no mesmo local sem erro humano", diz ele. "Operadores humanos simplesmente não podem se mover como um robô pode e é por isso que estamos investindo nisso."