Cobots de Seis Eixos: Revolucionando a Automaçăo na Fabricaçăo

Robôs limitados por potência e força podem ser mais fáceis de implantar, graças em parte a novos controladores

Robôs colaborativos de seis eixos atingiram um ponto de virada no estabelecimento de seu nicho na fabricação? E poderiam estar abrindo portas para fabricantes adotarem automação em geral?

“Definitivamente estamos vendo uma tendência crescente para a aplicação de robôs colaborativos,” ou cobots, disse Claude Dinsmoor, gerente geral do segmento de indústria geral & automotivo da Fanuc America. “Robôs limitados por potência e força em alguns casos podem ser mais fáceis de implantar, e de repente está encorajando pessoas a olharem todas as áreas de automação. Para alguns clientes, é um tanto um gateway.”

Gateway ou não, robôs colaborativos são certamente o foco da inovação.

A empresa suíça Stäubli Robotics recentemente introduziu novos colaborativos de seis eixos. Empresas já estabelecidas no setor colaborativo de seis eixos, como Fanuc, ABB e Denso, estão melhorando controladores e software de monitoramento de robôs. E clientes da Universal Robots estão encontrando maneiras inovadoras de usar os robôs colaborativos de seis eixos da empresa.

A Stäubli ofereceu novos braços robóticos recentemente, com a linha TX2 de robôs de seis eixos, collaboration-ready. A empresa também montou um de seus robôs TX2 em um veículo guiado automático e o apelidou de HelMo.

“O TX2 é nossa geração mais nova, funciona com nosso controlador CS9 (segurança)”, disse Sebastien Schmitt, gerente da divisão de robótica da Stäubli North America. “É nossa resposta ao ambiente colaborativo.”

Ele apontou a flexibilidade da linha TX2, que pode ser implantada em uma célula guardada ou trabalhar com segurança ao lado de humanos adaptando sua velocidade ao ambiente operacional.

“Você não tem que fazer uma escolha, dizendo ‘Vou usar colaboração na minha fabricação, ou vou usar um robô cercado? Ainda não tenho certeza.’ Vou precisar de velocidade de produção total, o que torna desafiador para colaboração, ou preciso interagir frequentemente com meu robô?” disse Schmitt.

Muitos dos clientes da Stäubli são fornecedores automotivos, mas os robôs da empresa também são usados na indústria de ciências da vida onde Lab 4.0, similar à Indústria 4.0, está pegando. A linha TX2 inclui robôs de baixa e média carga útil, variando de 1,1 a 75 lb (0,5–34 kg), e pode ser adaptada para trabalhar em ambientes sensíveis, como áreas úmidas e salas limpas.

HelMo é um TX2-90L de média carga útil em um AGV e opera através de um sistema de navegação intuitivo a laser. Scanners a laser fornecem feedback acústico e óptico e iniciam uma parada em caso de humano ou obstáculo próximo.

HelMo é implantado para carregamento e descarregamento de máquina, embalagem e montagem, disse Schmitt.

Fazendo uso de uma cerca virtual

O novo controlador RC8A da Denso torna mais seguro para humanos trabalharem ao redor de seus robôs criando uma cerca virtual. Um novo recurso — Safety Motion — é adicional a recursos e funções já disponíveis no RC8.

Safety Motion usa dois sensores ópticos, um no topo e um na base de uma célula, que deixam o controlador saber que um humano está se aproximando do robô. Quando isso acontece, o controlador reduz a velocidade do robô incrementalmente, para um nível seguro, dependendo da distância do humano. Quando a pessoa atinge a zona mais próxima, o controlador reduz o torque do motor para parar ou desacelerar o suficiente para permitir que um operador interaja com ele. Quando o operador se afasta, o robô retoma sua velocidade normal automaticamente, o que ajuda a minimizar o tempo que fica parado.

Acessórios opcionais incluem um teaching pendant com tela touchscreen colorida de 7,5 polegadas, e um mini pendant com display LCD de 128 x 64 pixels.

A Denso é a única empresa de robótica que oferece simulação em seu teaching pendant, disse Dave Robers, gerente de vendas regional.

“Simulação se torna muito, muito essencial porque se você não tem certeza de como o robô vai ir para um ponto específico ou qual será sua posição final quando chegar naquele ponto, você tem o potencial de colidir seu robô ou danificar sua ferramenta ou equipamento”, ele disse.

Com dimensões de 12,5 x 14 x 3,69″ (31,75 x 35,56 x 9,37-cm), o RC8A permanece o menor controlador de robô industrial do mundo com saída de 3 kW. O tamanho compacto economiza espaço valioso de chão de fábrica e facilita integração.

O sistema de rede de interface de recurso aberto ORiN da Denso permite que o RC8A comunique com mais de 100 tipos diferentes de dispositivos.

Melhorando facilidade, velocidade

O novo controlador R-30iB Plus da Fanuc torna seus robôs de seis eixos mais fáceis e rápidos de usar.

O R-30iB apresenta um novo iPendant com resolução de tela aprimorada e capacidade de processamento. A interface de usuário, iHMI, tem uma tela baseada em ícones, que fornece uma experiência familiar com guias intuitivos para configuração e programação. Também inclui tutoriais da página principal inicial que são projetados como aqueles para CNCs da Fanuc, permitindo uma transição mais fácil para o uso de robôs.

A empresa melhorou desempenho de processamento para tanto hardware quanto software no R-30iB Plus, e o ciclo de processamento de sinal foi encurtado. Comparado com controladores passados, o timing de saída de sinal é aprimorado, expandindo aplicações possíveis para sistemas que requerem alto nível de precisão de posicionamento, como aplicações a laser.

“Com as velocidades de processamento mais rápidas, fomos capazes de tornar a interface de programação no pendant mais rápida, ágil, mais responsiva”, disse Dinsmoor da Fanuc America. “Com o aumento na velocidade de processamento, também podemos acelerar o processamento lógico do robô para permitir que ele lide com processamento lógico mais rápido e tempo para executar.”

A função de visão do R-30iB Plus tem uma nova interface de câmera que aumenta em quatro vezes a velocidade para transmitir imagens da câmera, junto com uma configuração de cabo simplificada.

“Além disso, em nossa arquitetura, desde que temos visão de máquina integrada onde podemos permitir que você conecte uma câmera e cabo simples e os integre com a função do robô, encontramos outras ações como processamento de imagem de visão de máquina integrado com o robô também é mais rápido”, disse Dinsmoor. “Então, novamente, o que estamos tentando muito fazer é melhorar o que o robô faz e quão rápido ele faz.”

Mantendo operadores seguros

A ABB tem uma nova versão de seu software de monitoramento de robô, SafeMove2.

Como o primeiro SafeMove, o SafeMove2 inclui várias funções, incluindo limites de velocidade seguros, monitoramento de parada segura, ranges de eixo seguros e supervisão de posição e orientação. Como resultado, cercas podem ser instaladas muito mais perto do robô, tornando possível uso mais eficiente de espaço de chão.

“Você pode colocar mais robôs no mesmo espaço”, disse Henrik Jerregard, gerente de projeto global para controladores de robô na ABB em Västerås, Suécia.

“Ambas as versões têm os recursos básicos de garantir que o robô permaneça dentro da área típica do range do robô”, ele disse. “Com a segunda iteração, é muito mais flexível. Permitimos mais recursos como zonas adicionais, ranges e ferramentas e podemos simulá-los no RobotStudio,” software de simulação e programação offline da ABB.

Outro aspecto do SafeMove2 é que oferece uma solução de segurança baseada em software em vez de baseada em hardware. Como resultado, usuários podem esperar investimentos reduzidos, bem como flexibilidade e confiabilidade aumentadas.

Uma aplicação comum que o SafeMove2 habilita é com aplicações colaborativas como carregamento de máquina ou inspeção, disse Jerregard. Com o software de segurança combinado com sensores de segurança, um operador pode caminhar até o robô e olhar a peça de trabalho que o robô está atualmente trabalhando — porque o app vai desacelerar e então parar o robô.

SafeMove2 também integra conectividade safety fieldbus na família de controladores de robô IRC5 da ABB, bem como nos controladores IRC5 Single, Compact e Paint.

Tornando-se material de parceria

A Universal Robots, uma empresa dinamarquesa, faz três robôs colaborativos de seis eixos, o UR3, UR5 e UR10. Eles variam em carga útil de 6,6 a 22 lb (3–10 kg), e em alcance de 19,7 a 51,2″ (500–1300 mm).

Task Force Tips, um fabricante de equipamentos de combate a incêndio baseado em Indiana, instalou um robô UR10 e dois robôs UR5 para tender máquinas CNC. Um quarto robô, um UR5, é montado em uma mesa com rodas e movido entre tarefas.

“Leve, fácil de configurar, programar e implantar, Universal Robots permite que clientes hoje abordem requisitos de produção high mix/low-volume compartilhando o mesmo robô em múltiplas aplicações e localidades de planta sem incorrer no custo de robôs adicionais”, disse Brian Dillman, gerente de vendas de área com a Universal Robots.

CEO da Task Force Tips, Stewart McMillan, disse: “Podemos rolar a mesa com o robô direto até a máquina e em poucos minutos ensinar o robô a carregar peças. Eles se tornam uma espécie de parceiro para uma pessoa que anda por aí e os ajuda com o trabalho pesado.”

Os dois robôs UR5 guiados por visão trabalham em tandem, com um pegando e colocando blanks para bocais de mangueira de incêndio em uma fresadora, então pegando a peça meio usinada e passando para o segundo UR5 para processamento adicional.

Tanto a entrega do robô quanto a orientação por visão usam os registradores de protocolo de comunicação MODBUS nos controladores dos robôs UR.

Se a detecção de força de um robô identifica uma peça deformada ou cavacos de usinagem nas garras de um mandril, ele tenta explodir os detritos com ar pressurizado, e então lava o mandril se isso não funcionar. Se tudo isso falhar, e a peça ainda não puder carregar, o robô notifica o operador.

Cotovelo do robô dobra em vez de rotacionar

Fabricantes que querem encaixar um braço robótico em um espaço apertado e acelerar tempos de ciclo podem se interessar na nova série Flexion da Epson Robotics.

O “cotovelo” nos braços robóticos na série se dobra sobre si mesmo em vez de rotacionar. Isso permite que o Flexion N2, o primeiro robô disponível na série, trabalhe em um espaço até 40% menor que robôs de seis eixos comparáveis e maximize a eficiência de movimento para acelerar tempos de ciclo, disse a Epson. O N2 tem alcance de 17,7” (450 mm), requer 18” (460 mm) de espaço, e tem carga útil de 5,5 lb (2,5 kg).

“No mercado de eletrônicos, onde vendemos uma tonelada de robôs, falamos com alguns de nossos clientes e eles estavam muito empolgados com a possibilidade de nós encolhermos o tamanho deste robô — para que eles pudessem reduzir seu espaço total de fábrica”, disse Rick Brookshire, gerente de produto de grupo. “Começou na indústria de eletrônicos, mas uma vez que introduzimos o produto, começamos a receber muitas consultas das indústrias médica e automotiva.”

Mesmo que os robôs de seis eixos C4 da Epson sejam compactos comparados com ofertas de concorrentes, o robô de seis eixos C4 da Epson não é páreo nem para o N2 da empresa quando se trata de espaços apertados, ele disse. O C4 tem alcance de 23,6” (600 mm) mas requer 26” (660 mm) para trabalhar.

O N2 pode ser montado tanto no teto quanto em uma mesa. Tem opções incluindo orientação por visão e detecção de força.