Robôs Colaborativos: Combinando Músculo de Máquina com Destreza Humana

Robôs Colaborativos

Quando os homens imaginavam os robôs pela primeira vez, eles visualizavam autômatos que pareciam e se moviam como humanos e que serviam seus mestres mortais fazendo o tedioso trabalho do dia.

 

Por exemplo, o autor tcheco Karel Čapek (que é creditado por cunhar a palavra “robô” da raiz da língua eslava “robota”, que significa trabalhador forçado) retratou robôs que imitavam as pessoas e estavam felizes em executar tarefas domésticas, em pelo menos a princípio (as coisas ficaram um pouco desagradáveis mais tarde no jogo de 1921 de Čapek, Rossumovi Univerzální Roboti (Robôs Universais de Rossum)).

 

Mas é só agora que os robôs de "serviço" antropomórficos estão começando a preencher o potencial que foi imaginado por Čapek. Avanços recentes no poder da computação, inteligência artificial (IA) e eletromecânica introduziram robôs de serviço comercial dentro das aplicações.

 

A Revolução (Robô) Industrial

 

Antes do surgimento dos robôs de serviço, a maior revolução na robótica foi impulsionada pela indústria. Quando a eletrônica e o software amadureceram o suficiente para tornar a tecnologia prática e barata, os robôs foram introduzidos nas linhas de montagem, na década de 1970, para moer e polir juntas de tubos, soldar automóveis, pintar frigoríficos ou montar móveis. Nessas aplicações de alto volume, onde operações repetitivas, precisas e livres de erros são essenciais, os robôs colocam os humanos firmemente na sombra. Os fabricantes adotaram uma tecnologia que não precisava de pausas de conforto, licença médica, aumentos salariais ou representação sindical. E enquanto os robôs industriais não eram baratos, eles forneceram os anos de serviço confiável necessário para justificar o investimento de capital inicial.

 

Os robôs industriais de hoje estão muito longe dos homens de metal da ficção científica. A International Organization for Standardization (ISO) define um robô industrial como “um manipulador multifuncional controlado automaticamente, reprogramável, programável em três ou mais eixos, que pode ser fixo ou móvel para uso em aplicações de automação industrial.” Em outras palavras, um robô industrial é um braço poderoso e gigante que fica em uma fábrica e pode mover-se dentro de um grande leque operacional para o qual é necessário para concluir seu trabalho rapidamente, repetidamente e com precisão.

 

Trabalhadores e Máquinas trabalhando juntos

 

Mas os humanos ainda têm um papel importante na manufatura. O que lhes falta em vigor, velocidade e precisão compensa em destreza, flexibilidade e habilidades para resolver problemas. E em muitas partes do mundo, seu trabalho é barato. Isso faz com que as pessoas sejam ideais para montagens mistas, onde o mix de produtos muda com frequência e uma ampla gama de habilidades é necessária.

 

Entre os domínios robótico e humano existe uma zona na qual os talentos de ambos poderiam aumentar drasticamente a produtividade da manufatura. Esta zona é caracterizada por produção de volume relativamente baixo e produtos de valor relativamente alto. Trazer os robôs aumentaria drasticamente a produtividade, automatizando a coleta de peças, levantando e buscando e repetindo os elementos rotineiros do processo de montagem.

 

Este não é um trabalho para os monstros de metal das linhas de montagem de automóveis. Por um lado, eles são muito caros para comprar, e mais importante, eles são tão perigosos para os seres humanos quanto os predadores do topo. Fazer com que os trabalhadores trabalhem ao lado de robôs industriais seria o mesmo que usar os leões de um zoológico para passeios infantis, é um desastre esperando para acontecer.

 

É por isso que uma nova geração de robôs "amigáveis" está preenchendo esse nicho. Apelidados de robôs colaborativos (ou “cobots”, abreviados), são máquinas leves, de escala humana, baratas e empáticas para seus colegas de trabalho.

 

O Desafio de Cobot Design

 

Projetar cobots é complicado: o desafio não é tanto fazer com que eles executem várias tarefas de linha de montagem, isso é bastante simples, mas também garantir que os funcionários não se machuquem. Os engenheiros devem combinar parâmetros operacionais, como força, velocidade e repetibilidade, com elementos de segurança, como sensores de movimento, limitadores de força e design simplificado (para eliminar coisas como pontos de estrangulamento). É relativamente simples construir sensores para levar um cobot a um ponto morto, se um trabalhador humano entrar no leque operacional, mas haverá ocasiões em que o humano e o robô terão que interagir, exigindo um certo grau de folga nas articulações da cobot, que não bata contra o trabalhador com muita força. Os robôs industriais de hoje apresentam juntas construídas com especificações precisas para eliminar a folga, porque a folga compromete a precisão; manter essa precisão e, ao mesmo tempo, facilitar as tolerâncias requer novas técnicas de projeto.

 

E isso é apenas o hardware. Os robôs industriais exigem técnicos experientes para programá-los. Isso não é tão importante quando uma máquina precisa de uma atualização muito pouco frequente para lidar com uma carroceria nova, depois de anos de soldagem do tipo anterior. Em contraste, as cobots precisarão ser facilmente “programáveis” pelo colaborador humano para lidar com a introdução frequente de novos produtos. A operação de programação deve ser tão simples quanto, por exemplo, guiar manualmente o braço do robô através de uma operação de colagem enquanto a máquina “aprende” a seqüência de movimentos. Mas a complexidade subjacente que suportará essa programação simples ainda não está totalmente desenvolvida.

 

Projetar cobots é uma disciplina nova que vem crescendo e, como tal, há pouca orientação a ser usada. Padrões internacionais de segurança para robôs colaborativos estão sendo desenvolvidos em paralelo com a introdução dos primeiros modelos para o local de trabalho. O padrão ISO 10218 fornece algumas diretrizes específicas para robôs colaborativos, enquanto o ISO 15066 descreve algumas regras para operação colaborativa. Uma especificação técnica, documento um nível abaixo de um padrão internacional, que atualmente está sendo elaborado pelo comitê técnico da ISO (TC) 184/SC 2 (para robôs e dispositivos robóticos) promete adicionar muito mais ao corpo de conhecimento para projeto de cobot.

 

E essa informação não chegará tão cedo. O mercado cobot está definido para ser enorme entre bens de capital, analistas do Barclays estimam que o segmento deve crescer de US$ 116 milhões em 2015 para US $ 11,5 bilhões até 2025. Isso é aproximadamente igual a todo o tamanho do mercado de robótica industrial hoje.

 

Artigo escrito originalmente por Steven Keeping para Mouser Electronics: Collaborative Robots: Combining Machine Muscle with Human Dexterity.

 

Traduzido por Equipe Embarcados.

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