Por que usar robôs colaborativos em vez de robôs industriais convencionais?

A resposta simples é usar ambos e adicionar a Colaboração Humano-Robô (HRC) para aumentar a produtividade. 

Os gerentes de fábrica são confrontados com a seleção da melhor tecnologia para melhorar a produção na fábrica que operam e nem sempre é fácil ou aparente escolher o tipo correto de robô para investir. 

Um excelente lugar para começar é examinar a carga útil e os requisitos de segurança, experiência em programação, considerar a velocidade de produção e as taxas de volume ao decidir entre cobots e robôs industriais tradicionais.

Os Cobots são mais adequados para produção de baixo volume, enquanto os robôs convencionais são feitos para produção de alto volume. 

Usar o melhor de todos os três maximiza a flexibilidade nas demandas de produção, é a escolha mais econômica.

Como as empresas de manufatura podem se manter competitivas

O que está muito claro para muitas empresas de manufatura é que, para se manterem competitivas, elas devem ser ágeis para responder aos altos e baixos requisitos de produção. 

Adicionando novos requisitos de customização em massa, e isso se transforma em um desafio na programação. 

Algumas outras pressões na fabricação, incluem:

• Equipamento ocioso; 
• Aumento do custo da mão de obra e escassez; 
• Força de trabalho não confiável; 
• Problemas de saúde do trabalhador que surgem de movimentos de baixa força, como torção, pinça e flexão realizados repetidamente por longos períodos, pois esses movimentos podem causar esforço repetitivo (LER). 

Os grandes fabricantes terão que adaptar e aproveitar a inteligência artificial (IA) para otimizar o aprendizado de máquina, bem como monitorar o ambiente operacional geral com novos protocolos, como OPC UA. 

Os dados operacionais e de produção são monitorados e coletados usando um PC e uma conexão Ethernet para coletar uma variedade de pontos de dados. 

Essas duas novas tecnologias, integradas ao processo de fabricação, criarão um ciclo de feedback contínuo e removerão os gargalos sem ajustes humanos.

Os fabricantes competem por produtividade, flexibilidade, agilidade e precisam reagir às altas e baixas demandas do mercado sem contratar novos trabalhadores. 

A prova está nos números, a Federação Internacional de Robótica prevê que no próximo ano de 2020, mais de 1,7 milhão de novos robôs serão instalados em fábricas em todo o mundo. 

O segmento de robôs colaborativos do mercado de robótica industrial deve atingir 5 bilhões em receitas até 2027, respondendo por 30% do mercado total de robôs.

Elemento vital para a competitividade

Os robôs são um elemento vital para alcançar tal competitividade, especialmente se eles podem compartilhar o espaço de trabalho com humanos no chão de fábrica, fazendo uma parceria de co-working via robótica do tipo (HRC) ou cobots. 

A melhor maneira de implementar robôs é pegando as melhores características de humanos e robôs e, em seguida, explorando a destreza dos humanos e a capacidade dos robôs de produzir trabalho flexível e repetitivo. 

Os cobots estão se tornando mais populares porque são mais fáceis de implantar, com muitos dos mesmos benefícios que os robôs industriais, porém, são mais baratos para todas as empresas de manufatura, independentemente do tamanho.

Os robôs industriais são pesados, montados permanentemente e são projetados para produção de alto volume e alta velocidade, isso os torna difíceis de reimplantar e inflexíveis para várias aplicações. 

A grande densidade do braço e a velocidade dos movimentos do robô fazem com que ele seja enjaulado por segurança. 

Os construtores e integradores de máquinas geralmente fazem a concepção, programação, instalação e comissionam o sistema para execução de produção, bem como integram-no com outros equipamentos de produção. 

Essas características tornam os robôs industriais tradicionais mais adequados para processos de produção que continuarão inalterados por anos, onde o retorno sobre o investimento (ROI) também levará muitos anos para ser recuperado.

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Benefícios dos robôs colaborativos

Os robôs colaborativos ou cobots oferecem muitos benefícios em relação aos robôs industriais, gerando uma força de trabalho híbrida de ambientes colaborativos para humanos e robôs para melhorar a eficiência e remover operações sem valor agregado. 

Os Cobots reduzem os custos adicionais associados a robôs tradicionais como: 

• Programação difícil; 
• Configuração longa; 
• Células de trabalho enjauladas; 
• ROI demorado. 

Os Cobots são leves, fáceis de mover de uma célula de trabalho para outra e não exigem fiação, já que este robô é conectado à tomada da parede. 

O que torna o ROI rápido e acessível, mesmo para pequenos fabricantes que executam pequenos lotes. 

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As decisões de compra de robôs serão menos sobre o tipo de robô e mais sobre o processo sendo automatizado e o retorno sobre o investimento. A combinação de novas tecnologias como IA, software avançado e hardware estão confundindo os limites entre os cobots e os robôs industriais convencionais.

O fato é que as grandes empresas agora estão ultrapassando os fabricantes de pequeno e médio porte na compra de cobots e implementando-os junto com o equipamento existente para aproveitar as vantagens de ambos os tipos de tecnologias de robô.

O baixo custo da robótica colaborativa ajuda as empresas a obter uma vantagem competitiva em um ambiente de manufatura, ao mesmo tempo que reduz as tarefas repetitivas, bem como as 4Ds (sujas, monótonas, delicadas e perigosas) com um ROI rápido.

Os trabalhadores não perderão os 4Ds, mas a gestão precisa mudar a mentalidade dos trabalhadores de perder o antigo emprego para aprender uma nova habilidade de trabalho.  Os funcionários existentes se adaptam rapidamente quando a paixão é compartilhada para abraçar novas tecnologias de forma eficaz, garantindo um projeto de sucesso.

Abaixo estão alguns dos principais benefícios dos robôs colaborativos.

Fácil programação:

A programação do Cobot permite que os operadores sem experiência em programação, treinados por exemplo, possam configurar rapidamente para que o robô trabalhe em produção e também pode ser rapidamente reimplantado em outras tarefas, permitindo mudanças rápidas. 

Os ícones intuitivos no HMI simplesmente movem o braço do robô para os waypoints desejados, toque nas teclas de seta na tela de toque do HMI pendente e/ou use a função de orientação manual que permite ao operador humano ensinar ao cobot um caminho a seguir. 

Outro método de programação é “histórico”, onde você simplesmente move o braço cobot com a mão através do caminho de movimento necessário. 

O cobot aprende o caminho e pode ser inserido entre waypoints de precisão no programa.

Colaborativo e seguro:

Um robô colaborativo não significa um robô seguro, os cobots são limitados em potência e força para que possam operar sem proteção de segurança, mas apenas após avaliação de risco. 

As avaliações de risco podem exigir a adição de recursos extras de segurança, como scanners de área e / ou velocidades operacionais mais baixas. 

As diretrizes do TS-15066 complementam os requisitos da diretiva de máquina ISO-10218 para garantir que todas as máquinas classificadas como colaborativas atendam aos requisitos de segurança específicos. 

Ao selecionar um robô colaborativo, é importante ter todas as certificações de terceiros de empresas confiáveis, como TUV SUD, UL e SGS, para garantir que os robôs atendam aos padrões da indústria.

Custo-benefício:

O custo inicial de compra de um cobot é muito menor em comparação com robôs industriais, mas não termina aí, mais vantagens incluem, baixo consumo de energia, muitas vezes menos de 1000 watts para funcionar, movimento encurtado para minimizar os requisitos de espaço.

Em quais aplicações os cobots são usados?

Coleta e montagem

O local de coleta e a montagem são processos mais comuns que requerem tarefas repetitivas executadas por máquinas e humanos. 

Itens de lote de baixo volume eram historicamente feitos por humanos, enquanto lotes de alto volume requerem automação rígida não flexível. 

Agora, com os volumes mais baixos, a necessidade de troca rápida e cobot de efetores finais avançados são uma escolha clara, independentemente de setores como embalagem, logística ou manufatura.

Cuidado da máquina

O cuidado da máquina é a segunda aplicação mais popular para cobots. 

A facilidade de programação dos cobots permite que os operadores CNC configurem, programem e executem rapidamente um lote de peças, ao mesmo tempo que libera os operadores humanos para fazer outras tarefas ou operar várias máquinas, aumentando o rendimento. 

Os robôs móveis agora estão trabalhando em harmonia com os cobots, entregando matérias-primas e removendo peças acabadas para máquinas CNC, levando a uma produtividade ainda maior.

Embalagem e paletização:

O terceiro em linha e intimamente relacionado à coleta e montagem é a embalagem e paletização de produtos. 

Antes de os produtos acabados serem distribuídos, eles devem ser devidamente preparados para envio. 

Isso inclui kits, encaixotamento, agrupamento e paletização de itens antes do envio. 

Essas tarefas são repetitivas e envolvem pequenas cargas úteis, tornando-as ideais para cobots. 

Os sistemas de visão são frequentemente combinados com cobots para otimizar embalagens e formatos de caixa não uniformes.

Tarefas do processo:

Em seguida estão as tarefas de processo que exigem que o robô siga um caminho fixo de maneira uniforme e repetitiva, estes incluem operações de soldagem, colagem e distribuição. 

Na maioria das vezes, o software de simulação é usado para este aplicativo e integra perfeitamente a programação offline, simulação e geração de código, entregando programas de robô rápidos e sem erros no ambiente de manufatura.

Inspeção de qualidade:

As câmeras de inspeção de metrologia 3D usadas em conjunto com os braços cobot podem ser uma maneira rápida e fácil de inspeção de qualidade das peças. 

A automação industrial impulsiona a segurança do trabalho.

A montagem de uma câmera de alta resolução em cobots pode automatizar o processo para rápida inspeção e troca rápida de diferentes lotes de peças.

O uso da adoção do cobot aumentará à medida que se tornarem comuns em setores não-manufatureiros, ou seja, processamento de alimentos, médico e logística, uma vez que são leves, flexíveis e fáceis de configurar. 

Tornando-os atraentes para todas as empresas que podem não ter anteriormente considerado o uso de robôs. 

Muitas novas startups surgiram no mercado desde que o cobot foi introduzido, incluindo sistemas de fast food,robô como serviço (RaaS) e muitos outros em andamento.

Conclusão

Independentemente de quais sistemas são implementados, a colaboração humano-robótica reduzirá custos e aumentará a produtividade para qualquer linha de produção. 

Ao combinar tecnologias avançadas, todas as empresas podem gerar economias superiores a 100%, apenas limitadas pelas competências organizacionais.