Meu colega robô tem tudo sob controle

A alta dinâmica do mercado, o aumento da concorrência devido à globalização, mas também a evolução demográfica e a crescente escassez de trabalhadores qualificados, estão apresentando grandes obstáculos às empresas de produção alemãs. Essas mudanças afetam particularmente o processo de montagem como o último elo da cadeia de valor.

Uma abordagem para combater essa mudança é o uso da chamada colaboração humano-robô (HRC). No entanto, os sistemas HRC ainda estão associados a altos custos, tanto em dinheiro quanto em pessoal, devido à sua complexidade de planejamento. Há uma necessidade de métodos simples e flexíveis que permitam que empresas de muitos setores com uma ampla variedade de condições de limite de aplicação (complexidade do produto, variação, quantidades, etc.) configurem e introduzam estações de trabalho de montagem colaborativa.

Projeto de pesquisa SafeMate

No projeto de pesquisa SafeMate, financiado pelo Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (BMBF) no programa “Inovações para a Produção, Serviço e Trabalho do Amanhã”, estratégias e conceitos foram desenvolvidos para a introdução e design de locais de trabalho de montagem colaborativa. O foco estava em locais de trabalho seguros e aceitos, onde os funcionários reconhecem um alto benefício. Além de renomadas empresas alemãs como Lenze, Lufthansa Sky Chefs, Miele e Sennheiser, a empresa Weidmüller, com sede em Detmold, também fez parte deste projeto de pesquisa.

O Grupo Weidmüller é um player global e especializado na área de tecnologia de conexão elétrica e eletrônica. Juntamente com seus clientes, está moldando a transformação digital – com produtos, soluções e serviços para Conectividade Industrial Inteligente e Internet das Coisas Industrial.

Com seus produtos, a Weidmüller atua predominantemente em engenharia mecânica, indústria de processos, geração de energia e energias renováveis, tecnologia de transporte, infraestrutura predial e na área de fabricação de dispositivos. A empresa está envolvida há muito tempo com o tema da Indústria 4.0. e, além do SafeMate, está envolvido em outras colaborações de pesquisa.

Quando tudo era feito à mão

Até recentemente, o processo de montagem de componentes eletromecânicos na Weidmüller era realizado de forma totalmente manual por funcionários na estação de trabalho de montagem.

Como parte do Safe-Mate, uma análise potencial - realizada pela equipe liderada pelo engenheiro de processo da Weidmüller, Tobias Stuke - foi determinar as tarefas individuais executadas pelo homem e pela máquina e, assim, criar uma divisão de trabalho ideal para a tarefa. Entre outras coisas, descobriu-se que os robôs são muito bons em realizar as tarefas monótonas, repetitivas e de uso intensivo de energia do processo de colocação sem fadiga. E eles podem fazê-lo com precisão consistente.

Mas isso não pode ser feito sem humanos:os humanos têm habilidades especiais, por exemplo, para segurar e remover pequenas peças de diferentes dimensões de uma pilha ou caixa. Eles podem reconhecê-los e classificá-los melhor. Os humanos também são superiores aos seus colegas robóticos quando se trata de alimentação correta e do processo de inspeção subsequente.

Com base nessas descobertas, o processo de montagem manual anterior foi parcialmente automatizado em um aplicativo piloto SafeMate inicial usando a colaboração humano-robô (HRC). O resultado foi um local de trabalho de montagem híbrido no qual humanos e robôs trabalham em paralelo. As tarefas monótonas e intensivas em força são realizadas pelo robô, enquanto as tarefas cognitivamente exigentes são realizadas pelo humano.

Colaboração homem-robô

Na robótica colaborativa, humanos e robôs podem trabalhar lado a lado em um local de trabalho. Devido à tecnologia de controle sensível, o robô pode trabalhar próximo ao humano sem cercas de proteção. A aplicação requer validação para garantir que os perigos foram suficientemente minimizados. Isso pode ser feito como parte de uma medição de força e pressão realizada por TÜVs, associações profissionais, prestadores de serviços externos ou de forma independente pelo integrador. Ferramentas de ponta de braço, como uma pinça, também podem ser validadas dessa maneira.

Para o novo local de trabalho híbrido, para a montagem de componentes eletromecânicos, um cobot do fabricante de robôs dinamarquês Universal Robots (UR) agora foi colocado ao lado dos funcionários para trabalhar ao lado deles. Primeiro, o colega monta os elementos conectores. Em seguida, o cobot pressiona os elementos de contato elétrico, une a carcaça do conector e aparafusa os contatos de conexão. A produtividade de toda a estação de trabalho híbrida é aumentada pelo uso de um robô colaborativo e a conseqüente redução de etapas intermediárias ou tempos de espera no processo de montagem. O foco dessa automação parcial é aliviar o operador da máquina de etapas intermediárias demoradas e monótonas e alcançar uma divisão equilibrada do trabalho entre humanos e robôs.

Um cobot com pinça Zimmer HRC

Além da seleção de um robô adequado, uma garra adequada também foi necessária como parte do projeto da estação de trabalho. Isso ocorre porque a tecnologia de preensão é um componente elementar de todas as aplicações de robôs. A garra HRC-02 do Grupo Zimmer, especialista em garras com sede em Rheinau, Alemanha, foi encontrada com relativa rapidez. O Grupo Zimmer possui atualmente o maior portfólio de garras HRC do mundo. A garra selecionada é segura e se harmoniza perfeitamente com o robô UR selecionado.

A pinça servo totalmente elétrica HRC-02, especialmente projetada para uso MRK, não possui arestas vivas e é construída de tal forma que, com sua forma arredondada em todos os lados, o encaixe acidental é praticamente impossível. Além disso, o HRC-02 possui um curso e força de preensão ajustáveis ​​de forma flexível, permitindo que ele segure com muito mais sensibilidade do que uma garra convencional.

Esses recursos combinados com um design comprovado pela indústria fornecem a máxima segurança para este projeto. Todas as pinças HRC do Grupo Zimmer cumprem os elevados requisitos dos princípios de proteção de acordo com a norma ISO/TS 15066 (norma HRC) e são certificadas BG/ DGUV.

Programação facilitada

No projeto SafeMate da Weidmüller, outro foco foi poder usar o cobot UR de forma eficiente e flexível no novo local de trabalho híbrido. Portanto, também foi dada atenção ao fácil manuseio do robô.

A facilidade de operação do cobot foi convincente, especialmente em combinação com a pinça HRC-02. Afinal, não é coincidência que todas as garras do Zimmer Group possam funcionar perfeitamente com os robôs leves UR – como parceiro UR+, o Zimmer Group atualmente exibe o maior portfólio de garras compatíveis com UR no site UR+.

Onde eram necessários trabalhos de programação previamente elaborados e habilidades de programação complexas, o cobot da Universal Robots e sua garra Zimmer são muito fáceis de operar. Ele é controlado ou programado diretamente através do painel de controle do robô, que é projetado de forma intuitiva – comparável a um aplicativo de smartphone.

Aumento da produtividade e satisfação

O uso piloto do cobot no departamento de engenharia mecânica da Weidmüller abre novas possibilidades de eficiência e flexibilidade.

Graças a esta nova divisão de trabalho híbrida e à operação simples e fácil instalação do robô inteligente e sua garra, o fabricante de eletrônicos pode agora atender um pouco mais à crescente escassez de trabalhadores qualificados e à concorrência global. Além do aumento da produtividade, houve também importantes sucessos não monetários, como a otimização ergonômica do local de trabalho e o alívio geral do trabalho para os funcionários.

Por exemplo, tarefas que exigem muita força, como pressionar os elementos de contato (“travamento”) e tarefas monótonas, podem ser entregues ao robô. Esse alto nível de aceitação dos funcionários também foi alcançado por meio de um processo de implementação participativo. Isso significa que os funcionários estiveram envolvidos no processo de mudança em seu local de trabalho desde o início.

“Um critério de seleção particular para a garra do Grupo Zimmer foi que, além de suas características técnicas, a garra já tinha a segurança testada e certificada para sistemas HRC, o que significa que já estávamos no 'lado seguro'' - na mais verdadeira sentido da palavra – para o nosso projeto de tecnologia emocionante”, disse Stuke.

É particularmente importante para a empresa que seus funcionários se beneficiem do trabalho colaborativo. Os cobots com suas garras destinam-se a fornecer alívio.