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An braço robótico industrial tem muitas peças. Cada um servindo uma função específica que complementa as outras partes. Os móveis possuem pneus que se deslocam de um lugar para outro. Outros possuem planadores que lhes permitem mover-se ao longo de aviões acima. Mas a parte mais importante de um robô industrial é o braço robótico.
Todo o trabalho importante e delicado é realizado pelo braço robótico: desde soldagem, levantamento e colocação, classificação e muito mais. Assim que o braço robótico for danificado, o robô estará acabado; há muito pouco que pode ser feito até que os reparos sejam feitos.
Vamos ver como braços robóticos são utilizados na fabricação, sua história, os tipos que existem, por que são preferidos, os perigos associados ao seu uso e o fabricantes de braços robóticos que os estão produzindo ativamente em massa em todo o mundo.
História dos braços robóticos na fabricação
Oficialmente, o primeiro braço robótico funcional é creditado a George Devol, que, em colaboração com Joseph Engelberger, projetou o primeiro braço programável em 1954. Os dois mais tarde fundaram a Unimation, a primeira empresa de robôs industriais no mundo dois anos depois na América.
Esse foi o início de um rápido desenvolvimento à medida que as pessoas começaram a se interessar pela robótica. A General Motors foi a primeira a dar um passo quando, em 1962, utilizou pela primeira vez o braço robótico Unimate em sua linha de montagem de automóveis. Em 1969, um braço robótico totalmente controlado pelo computador estava operacional.
Mais empresas e nações entraram na briga e, em 1973, o mundo já tinha várias versões de modelos comerciais. Braço de 6 eixos robôs no Japão e na Alemanha.
A produção no mundo moderno é gerida quase inteiramente por robôs industriais, e espera-se que esse número aumente ainda mais no futuro.
Parâmetros que definem braços robóticos na fabricação
Os braços robóticos usados na fabricação são definidos por cerca de oito parâmetros que incluem o seguinte.
Número de Eixos: Eixos são as partes responsáveis pelo movimento flexível do braço robótico. A maioria dos braços robóticos tem eixos variando de 2 e acima. Quanto mais eixos, mais funcionalidades.
Envelope de trabalho: é a região do espaço que o robô ocupa e pode abranger em sua extensão máxima.
Espaço de trabalho: O espaço de trabalho é o espaço com o qual um braço robótico interage totalmente sem esbarrar em nenhum outro objeto.
Carga útil: A carga útil refere-se ao peso máximo da carga que um grande braço robótico pode levantar sem quebrar.
Repetibilidade: É a capacidade de um braço robótico de executar as mesmas tarefas repetidamente sem comprometer a velocidade ou a precisão.
Controle de movimento: São movimentos que são configurados para operar dentro de uma área definida no espaço de trabalho. O controle de movimento pode ser ajustado dependendo da tarefa.
Conformidade: É a medida da distância total ou do ângulo que uma articulação do robô cobrirá quando submetida a uma força.
Drive: refere-se à potência fornecida pelo motor para criar movimentos em um braço robótico. Geralmente é configurado de forma sofisticada, usando engrenagens para criar um sistema harmonioso onde um movimento aciona o próximo.
Tipos de braços robóticos
Em termos gerais, há cerca de quatro tipos de braços robóticos que são amplamente usados em indústrias que usam robôs na fabricação. Eles incluem os seguintes.
Braço Robótico Pórtico
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Os eixos deste braço robótico coincidem com um coordenador cartesiano e são usados como um robô de coleta e colocação, robô de aplicação de selante, manuseio de máquinas e Robô de soldagem MIG. O braço robótico do pórtico geralmente vem com três juntas prismáticas.
Braço Robótico Cilíndrico
Neste tipo de braço robótico, os eixos formam um sistema de coordenadas cilíndricas. O braço robótico cilíndrico é usado principalmente para montagem robótica tarefas como manuseio de máquinas-ferramentas, soldagem e operação de máquinas de fundição sob pressão.
Braço Robótico Articulado
Um braço robótico articulado possui no mínimo 3 juntas rotativas. É usado principalmente em montadoras de máquinas de fetting. Também é usado como robô de soldagem a arco, para pintura em spray e fundição sob pressão.
Braços Robóticos Esféricos
Não devem ser confundidos com braços robóticos cilíndricos, os braços robóticos esféricos são do tipo que possuem eixos formando o sistema de coordenadas polares. É usado como robôs de soldagem a ponto, robôs de manuseio de materiais, robôs de manuseio de máquinas, fundição sob pressão, máquinas de fetting e soldagem a gás.
Principais usos de braços robóticos na fabricação
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Os braços robóticos desempenham várias funções na fabricação, que incluem o seguinte.
Visão robótica
A visão robótica refere-se à consciência que um robô industrial tem ao trabalhar. Ele deve ser capaz de escolher o que é necessário e evitar esbarrar em outros objetos próximos. A visão robótica é uma tecnologia que torna tudo isso possível ao fazer uso de sensores muito sofisticados, capazes de avaliar distâncias e velocidades de objetos em movimento para recalibrar adequadamente os movimentos do braço robótico.
Na ausência de visão robótica, um braço robótico nada mais é do que uma peça rígida de máquina que se move em um caminho predeterminado.
Processos de soldagem automatizados
A soldagem a ponto e a arco são os processos mais importantes na fabricação de automóveis e aeroespacial. É assim que os carros e outras máquinas em movimento são mantidos no lugar. Sistemas de soldagem robótica sozinho é responsável por mais de 50% de todas as funções para as quais os braços robóticos são projetados no setor manufatureiro. O trabalho envolve muito calor, o que pode não ser seguro para os trabalhadores humanos, daí a razão pela qual os braços robóticos são preferidos para esta função.
Montagem
Indústrias de montagem como aeroespacial, automotiva e eletrônica envolvem muita montagem. Na maioria das vezes, as peças em questão são geralmente muito pesadas e, quando se depende do trabalho humano, é provável que ocorram erros.
Robôs de linha de montagem são projetados para suportar o peso enquanto unem coisas com margens de erro muito pequenas. Os sistemas de montagem robótica exigem velocidade e precisão, especialmente quando os itens envolvidos têm tudo a ver com o bem-estar das pessoas, como carros e equipamentos médicos.
Robô de pintura automática
As mãos humanas não conseguem produzir as texturas suaves e uniformes que um braço robótico consegue obter quando se trata de pintura. Uma camada de tinta em um carro, por exemplo, faz mais do que adicionar apelo estético; também protege o carro do sol e de outros elementos que podem causar ferrugem nas peças mecânicas. Portanto, o trabalho de pintura tem que ser feito, e é aí que um robô de pintura entra em jogo.
Atendimento de máquinas e transferência de peças
Quando você leva em consideração o tempo, as pessoas levam para descarregar a matéria-prima para processamento antes de carregar tudo isso na linha de montagem, quando o produto final sai do outro lado, muito tempo já foi desperdiçado. A robô de manutenção de máquinas irá lidar com todo o processo com muito mais rapidez e precisão. Para que o processo de produção seja perfeito, tudo tem que estar no lugar certo, na hora certa.
Movimentação de Materiais
Automação de escolha e posicionamento faz parte da fabricação. Os materiais envolvidos podem ser pesados, representando um perigo físico para as pessoas. A natureza repetitiva do trabalho e a velocidade necessária para a conclusão da tarefa tornam os robôs industriais perfeitos para este trabalho. Não é incomum encontrar braços robóticos movimentando facilmente cargas pesando mais de uma tonelada pela fábrica. Isso é algo que exigiria que muitas pessoas realizassem.
Por que os braços robóticos são preferidos na fabricação
O uso de braços robóticos vem aumentando ao longo dos anos e isso não é um acidente. Por mais que isso esteja a afastar muitas pessoas dos seus empregos, os benefícios que os fabricantes estão a obter com a automatização das suas fábricas superam quaisquer repercussões que possam surgir em termos de processos judiciais e outros enfeites.
A seguir estão as principais razões pelas quais os braços robóticos são preferidos na fabricação.
Segurança (Safety)
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Há menos acidentes envolvidos na área fabril graças à redução de trabalhadores humanos e à presença de robôs industriais com visão robótica. Casos de empresas processadas e forçadas a pagar enormes quantias de dinheiro a funcionários feridos têm acontecido desde o dia em que a revolução industrial se tornou a força motriz do mundo moderno.
Espera-se que a segurança nas fábricas de montagem melhore ainda mais à medida que braços robóticos mais avançados entrarem em ação no futuro.
Agilidade (Speed)
Satisfazer a demanda por produtos é difícil. As taxas de consumo em todo o mundo estão a ultrapassar a oferta, o que forçou muitos fabricantes a considerar novas formas de acelerar as coisas sem comprometer a qualidade. A braço robótico de alta velocidade é a melhor solução para este problema. Sua capacidade de realizar as tarefas para as quais foram projetados com muito mais rapidez é o que os torna uma adição tão valiosa à força de trabalho.
Esta é uma das muitas qualidades com as quais os seres humanos não podem competir.
Consistência
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O controle de qualidade é uma parte essencial da fabricação. As matérias-primas podem variar de um dia para o outro, mas um bom produtor deve ser capaz de equilibrar as flutuações e produzir produtos que tenham uma pontuação consistentemente elevada na escala de qualidade. Os braços robóticos não têm problemas em fazer coisas repetitivas, e essa é a principal razão pela qual são capazes de funcionar de forma consistente, sem qualquer variação perceptível na qualidade dos produtos finais.
Precisão
Quando os robôs estão envolvidos na fabricação, há pouca ou nenhuma margem para erros. Os braços robóticos são pré-programados para completar a mesma tarefa repetidamente, usando os mesmos procedimentos e seguindo as mesmas etapas. Esse nível de precisão e foco é a razão por trás da produção de produtos idênticos em peso, embalagem e qualidade. Algo que os consumidores realmente apreciam.
Produtividade aumentada
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Ao combinar segurança, velocidade, consistência e precisão, você obtém maior produtividade. Os braços robóticos, ao contrário dos trabalhadores humanos que precisam de pausas e sono, podem trabalhar sem diminuir o ritmo durante dias sem supervisão. Eles são capazes de realizar trabalhos destinados a várias pessoas por vários dias em poucas horas. Isso deu a muitos fabricantes a capacidade de atender às demandas.
Papéis Delicados
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Quando se trata de eletrônica ou indústria médica e farmacêutica, os fabricantes não podem se dar ao luxo de fabricar produtos defeituosos devido à sua reputação, e as vidas das pessoas destinadas a usar esses produtos estão em risco. Peças delicadas, como sensores em peças elétricas ou instrumentos médicos miniaturizados, não podem ser fabricadas por mãos humanas. Somente braços robóticos altamente especializados podem realizar o trabalho.
Flexibilidade
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O maior benefício que as fábricas aproveitam dos robôs é a sua flexibilidade. Por mais especializados que sejam, nada impede os fabricantes de reprogramar e redirecionar um robô para outra função. O que isto significa é que não há redundância envolvida, um robô pode ser usado para todas as funções dentro de uma fábrica antes de atingir o fim da sua vida útil, e isso pode levar anos e anos.
Eles são colaborativos
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Em áreas que ainda necessitam de mão de obra humana, foram encontradas formas de permitir que as pessoas trabalhem ao lado de robôs. Os robôs industriais que se enquadram nesta categoria são chamados robôs colaborativos, e descobriu-se que melhoram significativamente a taxa de trabalho entre os trabalhadores. Os robôs colaborativos são a solução para o medo crescente da população de que os robôs estejam aqui para tirar os seus empregos. Os humanos ainda têm um papel a desempenhar num mundo automatizado.
Os fabricantes não têm escolha
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Da mesma forma que o mundo não teve outra alternativa senão mudar dos cavalos para os carros há um século e meio, os fabricantes de hoje não têm outra escolha senão abraçar sistemas de automação robótica. Na verdade, é um suicídio económico não automatizar a produção porque não conseguirá acompanhar a concorrência.
Os 5 principais fabricantes de braços robóticos
A corrida para dominar o setor da robótica industrial está apenas esquentando. Isto não só aumentou a sua produção, mas as coisas que estes braços robóticos podem fazer estão a ser expandidas todos os dias. Alguns dos fabricantes de braços robóticos no centro deste crescimento estão os seguintes.
EVS
A EVS é uma fabricante de robôs industriais na China especializada na criação de uma grande variedade de robôs industriais usados ao redor do mundo em diferentes setores. Seus braços robóticos industriais podem lidar com cargas úteis de 3 kg até 800 kg, e eles incluem Robôs de 6 eixos como SCARA, delta, robôs à prova de explosão e uma série de outros tipos.
Seus braços robóticos típicos são usados como braço robótico de paletização, para soldagem, puncionamento, corte, paletização, coleta e colocação, manutenção de máquinas e manuseio.
Corporação FANUC
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A FANUC está entre os gigantes da robótica do mundo. A empresa cria soluções de automação desde 1956 no Japão e foi um dos primeiros fabricantes de robôs a projetar com sucesso o mecanismo SERVO. Parte de sua linha de montagem inclui Robô SCARA, delta, gentry e robôs colaborativos. Os robôs FANUC são altamente avaliados no setor industrial e são mais conhecidos pelos seus exteriores amarelos.
FIG
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No momento em que escrevo isso, a ABB concluiu mais de 400,000 instalações robóticas em todo o mundo em indústrias de manufatura. A empresa tem um dos catálogos mais extensos de robôs, além de ter um departamento especial que lida com personalização. Como marca, a ABB existe há mais de um século e, graças a isso, eles conseguiram restringir sua produção para envolver alguns dos braços robóticos de fábrica mais avançados que você já viu.
Robôs EPSON
Fonte: epson.com
A EPSON é geralmente associada à eletrônica e é famosa em todo o mundo, especialmente por suas impressoras. No entanto, a marca também se interessa por robôs industriais altamente avançados e já faz isso há algum tempo. O ramo robótico da EPSON foi criado porque a Seiko precisava de robôs para as suas fábricas de relojoaria e, em vez de terceirizar isso, a Seiko decidiu investir internamente e nasceu a robótica EPSON.
Robôs SCARA de baixo custo da EPSON estão entre os melhores da indústria. Eles também fazem robôs articulados e cartesianos.
KUKA
Fonte: kuka.com
Com sede em Augsburg, a KUKA é um dos maiores fabricantes da Europa, com vendas totalizando mais de 3.2 bilhões de euros. A empresa emprega mais de 14,000 pessoas em suas diversas filiais espalhadas por diferentes partes do planeta. Os robôs KUKA são alguns dos robôs mais utilizados robótica na fabricação automotiva, a maior indústria da Alemanha.
Riscos de robôs industriais: como manter as pessoas seguras
Por mais que os acidentes tenham diminuído drasticamente devido ao uso de robôs avançados na fabricação, o perigo ainda existe. Os robôs não são humanos e ainda há um longo caminho a percorrer antes de serem considerados totalmente autônomos.
Para melhorar ainda mais as boas condições de trabalho, a seguir estão maneiras pelas quais os riscos robóticos industriais podem ser minimizados.
Use robôs de autoaprendizagem
Robôs de autoaprendizagem são do tipo que continua se aprimorando, em vez de se ater ao código pré-programado que os executa. Eles são capazes de observar o ambiente e se adaptar organicamente a novos trabalhos e situações. Esse monitoramento de seu entorno os torna mais seguros para estarem perto de outros robôs e pessoas, já que eles colocaram a segurança em primeiro lugar.
O desenvolvimento deste tipo de robô é caro no momento, mas com o tempo, eles poderão ser as opções de operação padrão no setor manufatureiro.
Inspeções regulares
A inspeção regular dos braços robóticos e outras peças é essencial, pois é a única maneira de detectar precocemente qualquer dano que possa causar danos e acidentes. Os robôs industriais ainda não possuem autodiagnosticabilidade. Portanto dependem de pessoas para manutenção; caso contrário, eles continuariam trabalhando até quebrarem. Um braço robótico defeituoso acarreta o risco não apenas de comprometer o trabalho, mas também de colocar qualquer pessoa que trabalhe perto dele em risco de se machucar fisicamente.
Atualizando Software
A verificação de reparos e a substituição de peças danificadas devem ser acompanhadas de atualizações de software. Quando as pessoas falam sobre avanço robótico, estão falando mais sobre atualizações de software. Quando você melhora o programa que executa o robô, você melhora todo o resto. Um programa que funcione sem problemas acarreta menos risco de corrupção ou quebra, o que pode fazer com que um robô se torne desonesto e prejudique outras pessoas.
Educação em Segurança
Fazer com que pessoas e robôs trabalhem juntos não é difícil, mas a educação em segurança é importante. Os trabalhadores humanos devem ser treinados adequadamente para garantir que a sua própria segurança não seja comprometida no decorrer do seu trabalho. Ao contrário dos robôs, os humanos ficam cansados e isso pode afetar a sua concentração. É por isso que muitas fábricas têm diretrizes muito rígidas afixadas nas paredes como um lembrete constante para as pessoas estarem sempre alertas.
Projetando estações de trabalho para robôs
A maneira mais eficaz de garantir a segurança é projetar estações de trabalho especiais para os robôs, separadas de onde estão os trabalhadores humanos. Isso não apenas cortará qualquer contato entre os dois lados, mas também dará ao robô o espaço necessário para realizar seu trabalho sem ter que evitar colisões.
Impedir acesso não autorizado
Os robôs industriais são máquinas sofisticadas que possuem muitas peças móveis e tecnologia cara em jogo. Por este motivo, só devem ser manuseados por técnicos qualificados. Permitir que qualquer pessoa comece a mexer com robôs pode reconfigurar a forma como operam, e isso não é seguro para o ambiente de trabalho. Qualquer pessoa não envolvida na instalação e manutenção direta dos robôs nunca deve ser permitida perto deles.
Questões emergentes no uso de braços robóticos na fabricação
A automação da produção tem seus próprios desafios que têm retardado a integração total dos robôs no local de trabalho. Alguns dos desafios incluem o seguinte.
O Custo
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Já foi mencionado várias vezes que a automação ajuda a reduzir o custo de fabricação, mas essa é uma avaliação de longo prazo. O custo inicial da automação da fabricação pode levar uma empresa à falência antes mesmo do início das operações. Robôs industriais não são baratos, o custo de um único robô de soldagem para venda é de cerca de US$ 40,000, isso antes de você adicionar o custo de manutenção. Isso é muito alto para a maioria das empresas.
Lacunas de habilidades
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A falta de especialistas em robótica na área está impactando negativamente a fabricação automatizada. Apesar de a utilização de robôs nas fábricas ser antiga, a escassez de técnicos e programadores nunca foi suficientemente abordada e, à medida que mais fábricas recorrem aos robôs, acabam por se ver presas a muito poucas pessoas qualificadas o suficiente para manusear e manter as máquinas. Isso pode fazer com que algumas fábricas interrompam temporariamente a produção.
Leva tempo para configurá-los
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Colocar os robôs em posição de trabalho é uma coisa; fazê-los funcionar em níveis ideais é outra montanha. Ao contrário de outras máquinas, os robôs industriais têm de ser calibrados e ajustados à tarefa para a qual foram concebidos. Isso pode levar meses de ajustes e mudanças, sem mencionar o treinamento em robótica industrial necessário para que os trabalhadores possam interagir com ele. Isso pode acabar sendo uma grande perda no longo prazo.
Sabotar
São muito comuns casos de trabalhadores insatisfeitos que desligam robôs no meio do caminho. Com os robôs assumindo a maior parte do trabalho, as pessoas sentem que estão prestes a perder a sua única fonte de subsistência. Isto fez com que muitas empresas perdessem muito dinheiro em reparações provocadas por sabotagem deliberada.
Conclusão
Espera-se que o uso de braços robóticos na fabricação continue crescendo em todo o mundo. O lado positivo no horizonte é que, à medida que os fabricantes de robôs se juntam à indústria, o custo desses robôs cairá o suficiente para que até mesmo as menores fábricas possam comprá-los. Em algum momento no futuro, será mais fácil encontrar um braço robótico de baixo custo online ou mesmo em um mercado público.
Se começar uma empresa de braços robóticos é algo que você sempre considerou explorar, então você será bem servido falando com os especialistas em robôs industriais. Sinta-se à vontade para entrar em contato com a gente, e responderemos a todas as perguntas que você possa ter sobre os robôs industriais que possuímos.
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