Conhecendo as novidades da robótica na manufatura

A robótica de manufatura está, até certo ponto, seguindo um caminho de avanços semelhante aos da usinagem e dos sistemas de automação fixa. Embora o ROI seja mais facilmente medido em eficiência e economia de custos, os fabricantes estão procurando por tecnologia robótica para ajudá-los a resolver um ponto problemático em suas operações ou para criar novas oportunidades. Pode ser vincular processos com mais eficiência ou eliminar a necessidade de terceirizar uma ou duas funções específicas.

O caminho de crescimento para fabricantes de pequeno e médio porte (SMMs) com robótica é, portanto, cada vez mais focado em aplicativos e recursos adicionais, não apenas em eficiência e melhoria contínua. A chave para aumentar a adoção da robótica em SMMs é tornar os robôs mais fáceis de usar e reutilizar.

Em essência, a adoção depende de robôs com mais destreza e autocontrole humanos.

O NIST Labs tem designs para tornar os robôs mais fáceis de usar

Cientistas e engenheiros do NIST Labs estão trabalhando para fechar uma lacuna significativa entre a tecnologia de ponta e o que é atualmente implantado em muitos andares de fábricas. Isso se deve em grande parte à falta de ciência de medição para verificar e validar novas pesquisas emergentes e, assim, reduzir o risco de adoção.

Uma das prioridades da Divisão de Sistemas Inteligentes do NIST é o avanço do desempenho de preensão, manipulação e segurança que permitirá aos SMMs implantar soluções de robôs de maneira eficaz. Este trabalho inclui métricas de desempenho, métodos de teste e ferramentas de medição associadas que podem se tornar padrões da indústria.

A pesquisa está avançando a robótica na fabricação, fornecendo:

• Melhor repetibilidade para que os robôs possam realizar movimentos e ações de maneira confiável dentro de um espaço de sistema de coordenadas X, Y, Z
• Interfaces homem-máquina (IHMs) mais fáceis de usar para que os operadores programem tarefas e interajam com a robótica
• Novos designs para garras que permitem movimentos mais precisos e humanos
• Melhor segurança e consciência situacional

Entre os avanços que estão chegando ao chão de fábrica está o software em dispositivos IHM portáteis que traduzem referências de coordenadas humanas (direita / esquerda, em direção / longe) em coordenadas cartesianas convencionais X, Y, Z. Isso permite que os operadores programem robôs colaborativos com mais facilidade.

Melhorias na programação com IHMs permitiram que alguns robôs fossem programados por soldadores que modelam os movimentos e ações para o processo em questão.

Tendo conquistado a paletização, a robótica aponta para a montagem

A adoção inicial da robótica na manufatura tem se concentrado em tarefas repetitivas que não requerem habilidades especiais ou fornecem valor agregado. Os aplicativos robóticos mais populares por uso:

Tarefa	Taxa de adoção
Paletização	35%
Carregar / descarregar	18%
Manuseio de materiais	11%
Embalagem da caixa	11%

A montagem representa apenas 2 por cento do uso da robótica, embora os pesquisadores do NIST e especialistas do setor acreditem que ela seja muito promissora para a ampla adoção entre os SMMs à medida que a tecnologia de manipulação melhora.

Áreas prováveis ​​para expandir o trabalho de montagem:

• Conectores elétricos
• Rosqueamento e inserção de fixadores
• Roteamento de fios

Um dos desafios da montagem robótica é a infinidade de variáveis ​​que devem ser consideradas ao executar operações complexas. Por exemplo, a força ideal para uma garra para pegar e mover uma peça pode não ser a mesma que a força necessária para uma operação de rosqueamento posterior na produção.

Conforme a detecção tátil melhora, os robôs serão capazes de agarrar tudo usando a força adequada, reduzindo potencialmente as etapas necessárias para esse processo de produção.

Desenhos de preensão mostram melhorias na destreza e versatilidade

O NIST Labs está trabalhando em cerca de uma dúzia de métodos de teste para preensão e manipulação usando a plataforma de padrões do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos.

Os quatro tipos mais comuns de garras robóticas:

• Vácuo - um ferramental de fim de braço padrão usado para superfícies planas e lisas, frequentemente usado em paletização e embalagem
• Pneumático - também conhecido como "garras bang bang" para o ruído feito em operações industriais, este tipo versátil é frequentemente usado para pequenos objetos em operações pick-and-place
• Hidráulico - a mais forte - e mais bagunçada - das garras industriais
• Servoelétrico - altamente flexíveis e de baixo custo, permitem diferentes tolerâncias de material ao manusear peças

Projetos inovadores que utilizam sensores de força e torque de seis eixos estão florescendo para tecnologias de agarramento, incluindo mecanismos que imitam mãos humanas.

Esses avanços estão surgindo cada vez mais nas lojas:

• Efetores finais personalizáveis ​​que podem ser facilmente removidos e substituídos
• Destreza aprimorada com garras adaptáveis ​​de três dedos, capazes de manipular itens frágeis e minimizar as trocas de ferramentas
• Robótica usando aprendizado de máquina de sensores inteligentes em garras para aprender a se aproximar de objetos
• Garras combinando várias tecnologias. Pode ser uma pinça a vácuo com dedos ou dois braços separados e configurações de pinça na mesma estação de trabalho para permitir várias tarefas, aumentando a velocidade e a confiabilidade

Chaves para o sucesso ao iniciar sua jornada robótica

Ao contrário dos sistemas de automação fixos, há uma compensação entre a funcionalidade da robótica e a facilidade de uso. Um dos apelos da robótica é que um robô pode ser construído e programado para fazer quase tudo. No entanto, quanto mais funcionalidade você cria em um robô, mais considerações ambientais devem ser levadas em consideração nos requisitos condicionais, o que torna mais difícil programar e integrar o robô em operações para tarefas adicionais.

O planejamento de pequenos lotes pode ser difícil com a robótica se os fabricantes não tiverem o sistema de suporte correto instalado. Haverá mais adoção quando os SMMs puderem ver como a robótica economizará custos de reequipamento quando estiverem prontos para contratar uma equipe com a robótica em mente. Não está fora de questão que um fabricante com 10 ou menos funcionários em breve terá um especialista em robótica para garantir a eficácia geral do equipamento.

Conexão Catalyst, parte da Rede Nacional MEP ^TM , elaborou um guia de robótica de fácil compreensão. Ele identificou essas chaves para o sucesso para explorar o uso da robótica na fabricação:

• Identifique recursos, incluindo um campeão interno, para obter o nível de suporte de que você precisa
• Identifique suas necessidades ou pontos problemáticos
  • Priorize as ferramentas de suporte
  • exemplos de fabricação de ID; comece pequeno e mantenha-o simples
• Construir um caso de negócios; fator em 2x a 4x os custos de hardware para ferramentas, acessórios e a complexidade da integração

Os especialistas do MEP Center local estão prontos para ajudá-lo a explorar - e potencialmente adotar - a robótica. Conecte-se a eles para ver como a robótica pode ajudá-lo a expandir seus negócios, adicionando novas funcionalidades.

Informações sobre a pesquisa do NIST Labs fornecidas por Elena Messina, Jeremy Marvel e Joseph Falco.