Cases - Robôs Colaborativos - DCTech Systems
Cases – Robôs Colaborativos
Os Robôs Colaborativos da Elite Robot, que no Brasil é representada pela DCTech Systems, já foram aplicados em diversos ramos industriais mundo afora.
A seguir apresentamos cases de sucesso da utilização dos Cobots Elite em diferentes segmentos.
Aperto de parafusos
Devido a crescente preocupação das pessoas com a própria saúde, fabricantes europeus começaram a expandir suas produções e fabricações de eletrodomésticos inteligentes de cozinha; incluindo purificadores de ar, de água e máquinas de cozinhar. Devido o aumento da demanda, o cliente estava extremamente preocupado com a eficiência de sua produção e controle de qualidade. Eles não apenas precisavam minimizar gargalos de ciclo e pausas durante a produção, como também estavam preocupados com a eficiência do sistema, devido ao grande volume de pedidos – exigindo a redução do tempo de troca de linha durante mudança de produto e ajuste da linha de produção.
O cliente possui várias linhas para aperto dos parafusos na superfície do gabinete, o que anteriormente era feito de maneira manual. Como esse tipo de trabalho exige muito tempo segurando a pistola de acionamento e completar a ação de travamento único do pequeno parafuso, o trabalhador tem uma carga de trabalho pesada em uma tarefa tediosa. Além disso, erros, omissões e peças fora do padrão são inevitáveis na operação manual; então, o cliente tem considerado a introdução de soluções com robô.
A estação da estação tem como características a grandes variedades e processos de trabalho repetitivos, fazendo com que ela seja adequada para a introdução de robôs como forma de melhorar a eficiência. No entanto, os robôs e máquinas industriais tradicionais não são competentes, principalmente devido a dois aspectos. Em primeiro lugar, as posições onde os parafusos precisam ser apertados não estão no mesmo plano, então a solução tradicional pode resolver apenas o travamento do parafuso de um lado, não atendendo os requisitos do cliente de completar o aparafusamento em todos os lados. Em segundo lugar, devido a variedade de produtos, a linha de produção é frequentemente trocada, sendo necessário uma solução flexível para atender aos requisitos dos diferentes produtos, tamanhos e especificações. Uma vez que o robô industrial tradicional predefine a ação, a flexibilidade de substituição da mesma é muito baixa, com a reprogramação sendo demorada e trabalhosa.
Após um período de tentativa e erro, o cliente determinou que os robôs colaborativos poderiam atender aos seus requisitos e procurou as marcas locais mais competitivas para atender suas necessidades de ROI (retorno sobre o investimento).
No final, o robô colaborativo ELITE EC66 ganhou a preferência do cliente. Com uma carga de 6kg, um raio de trabalho de 914 mm e uma precisão de posicionamento repetitiva de ± 0,03 mm, o braço mecânico EC66 usa uma pistola para sugar os parafusos da máquina de arranjo e completa o aparafusamento em 4 pontos na frente e lateral do produto, com um torque de 1,2 Nm. Concluindo a montagem de 8 produtos em um minuto.
O robô colaborativo ELITE EC66 obteve a certificação de segurança ISO 10218 e pode compartilhar a área de trabalho com as pessoas, sem a necessidade de instalar uma cerca de segurança, o que é muito conveniente para a transformação da linha de produção existe, sem necessidade de reajustar o layout. Juntamente com seu design estrutural compacto, normalmente ocupando apenas 1-1,5 estações, ele também suporta a instalação em qualquer ângulo, reduzindo ainda mais a dificuldade de introdução do robô.
Além disso, sua interface aberta do e o método de programação interativo do pingente de ensino tornam a implantação e a depuração mais rápidas. Demorou apenas 2 dias desde a implantação até o teste online.
Hoje em dia, os cozinheiros robóticos não aparecem só na ficção científica, como também já estão disponíveis para aplicações diárias da cozinha. No final de 2018, a SoftBank investiu 375 milhões de dólares na Zume, empresa do ramo alimentício que apresenta produções de pizza com robôs. Ao mesmo tempo, a Haidilao hotpot gastou 150 milhões de RMB para construir um restaurante de hotpot inteligente, onde muitos robôs são responsáveis ​​pela seleção de pratos, entrega de refeições, lavagem de louça e seleção de sopa de hotpot. Em março de 2020, a Happy Lemon estabeleceu sua primeira loja inteligente com bebidas feitas com braços robóticos.
Deixar que os robôs façam parte da cozinha, automatizando assim a produção de refeições, é uma tendência clara. A Bubble Guai iniciou em 2019 seus planos para construir estações de varejo de chá bolha autônomas, na esperança de demonstrar procedimentos de produção totalmente autônomos, que envolvem recebimento de pedidos e preparação de chá, em uma estação de trabalho de vidro selada onde um robô pode suportar 18 SKUs (unidade de armazenamento); com os clientes podendo visualizar diretamente o processo de produção do chá de bolhas através do vidro.
A Bubble Guai espera realizar a atualização das estações tradicionais de varejo de chá de bolhas. O conceito de "nova bebida" vem atraindo cada vez mais investimentos de forma independente nos últimos anos. O mercado para essas bebidas preparadas na hora é grande e continua crescendo rapidamente. No entanto, o baixo limiar para entrar no mercado introduz uma variedade de problemas, como homogeneização do produto, competições intensivas, disputas de plágio (mesmo para marcas importantes) e grandes custos de mão de obra. O procedimento de preparação da bebida, que requer muitas etapas, como preparar o chá, preparar a cobertura do leite e adicionar gelo, leva a dificuldades de padronização.
A premissa de substituir trabalhos por robôs é a de manter uma qualidade consistente em todas bebidas. Para os proprietários das estações de bebidas, a motivação que os leva a substituir funcionários humanos por robôs é a qualidade e eficiência, turno de trabalho de dia inteiro, emprego estável e gerenciamento mais fácil da produção de bebidas. No entanto, para que os robôs sejam realmente aceitos para tais aplicações, depende se o lucro extra que eles trazem pode compensar o custo de implantação e operação.
De acordo com pesquisas de terceiros, o custo de operação para uma nova estação de bebidas consiste em cerca de 50% das taxas de aluguel da estação e 30% do custo de mão de obra (dependendo dos diferentes tipos de loja). Portanto, um aumento no lucro vem principalmente da redução do tamanho da estação e da redução do custo da mão de obra.
Tipos de lojas ideais
Com base nos fatores citados, o depósito ideal deve ser em torno de 6 metros quadrados (para um espaço de trabalho menor para equipamentos e robôs), onde robôs irão substituir funcionários humanos. Isso levará a vantagens de custo significativas, com custo reduzido para aluguel e mão de obra, conforme o período de operação se torna cada vez mais longo, se o custo de operação estiver em um nível relativamente baixo.
Com essa solução em mente, nosso cliente voltou sua atenção para robôs colaborativos que são estruturalmente compactos, flexíveis para implantação e facilmente programados.
A loja demonstrativa de Bubble Guai em Xangai ainda ocupa um espaço relativamente grande, com dois robôs colaborativos ELITE EC66 (carga de 6 kg) instalados.
Os dois robôs trabalham juntos nos dois lados, onde o do lado esquerdo é responsável por carregar e descarregar os recipientes de chá, extração do chá com pressão negativa, infusão, abertura da caixa de leite com faca de ultrassom e despejar o leite na garrafa de armazenamento; e outro, do lado direito é responsável por preparar os diferentes ingredientes dos 18 sabores que são selecionados pelos clientes no momento do pedido. Após todos os procedimentos de preparação da bebida, o robô a coloca em uma linha de transporte que faz a entrega aos clientes.
Todo o processo de produção de uma xícara de chá de bolha pode ser concluído em segundos, incluindo o recebimento do pedido e a preparação da bebida.
Além das vantagens de uma estrutura compacta e pequena ocupação de espaço, cada junta do robô colaborativo ELITE suporta rotação de ± 360 °, e o robô basicamente não tem nenhum ângulo inalcançável dentro da faixa esférica de trabalho, para que possa alcançar facilmente todos os pontos. A programação interativa do painel de controle torna a depuração do robô mais fácil, especialmente adequada para projetos complicados, como preparar chá de bolhas. Os engenheiros podem planejar com precisão o caminho do robô por meio de instruções de arrastar e gravar, de modo a garantir que o tempo de conclusão do projeto seja muito reduzido.
Com o lançamento de mais lojas demonstrativas e minilojas de chá de bolhas de robôs no futuro, acredita-se que os robôs colaborativos trarão uma nova aparência ao negócio de "bebidas recém-produzidas".
A indústria automotiva é a mais típica, com altos requisitos de flexibilidade do robô, especialmente nos setores de peças para automóveis. Por exemplo, os fabricantes de lâmpadas automotivas enfrentam cada vez mais pressão para produção de pequenos lotes de vários tipos de produtos. O fabricante, localizado no norte da China, tem uma história de mais de 20 anos, seus produtos de lâmpadas são principalmente adequados para vários modelos de veículos, incluindo SUV, caminhões, automóveis pequenos de passageiros; veículos médios e grandes. Além dos modelos domésticos tradicionais, o fabricante também recebe um grande número de pedidos de exportação, portanto, tem altos requisitos de pontualidade de entrega e consistência na qualidade. Na esperança de inspecionar totalmente os produtos e garantir seu padrão, decidiu introduzir automação nas linhas de produção.
O fabricante tem capacidade de produção anual de 5 milhões de lâmpadas, os produtos têm 17 séries e mais de 300 variedades, as categorias são muito complicadas e as especificações diversas. Antes da introdução dos robôs colaborativos, as inspeções das luzes dos veículos eram feitas principalmente manualmente, por trabalhadores humanos. O aumento da capacidade de produção e do custo da mão de obra, fizeram com que o cliente procurasse uma solução de automação para substituir os trabalhadores.
Dado que a lâmpada é uma peça de formato irregular, o robô deve se mover ao longo de uma pista complexa durante o processo de inspeção e completar a inspeção de várias posições com uma câmera visual. Quando o lote de produtos é alterado, o ele é obrigado a executar instruções de acordo com o novo programa para completar as tarefas de inspeção de diferentes peças de trabalho. Assim, robôs fáceis de programar e usar são necessários para este tipo de estação de trabalho.
Essas restrições não confundiram o robô colaborativo, na verdade, evidenciam suas vantagens. O robô colaborativo ELITE EC66 (6kg) foi instalado em um desktop, com uma câmera integrada tira fotos e inspeciona as luzes do carro de acordo com a trajetória dada. A programação colaborativa do robô é muito simples, pode suportar instruções de arrastar e gravar ou ensinar programação interativa pendente, portanto, tem uma vantagem inerente para aplicativos que requerem um grande número de pontos e trajetórias complicadas. Além disso, o robô cooperativo de 6 juntas da ELITE pode atingir ± 360 ° de rotação para cada junta. Tomando o robô cooperativo de 6 kg como exemplo, ele pode trabalhar em um espaço esférico com um raio de 914 mm, e cada superfície de inspeção da peça pode ser alcançada de forma flexível.
Além disso, os robôs colaborativos também são capazes de produção flexível – para os modos de produção de pequenos lotes e multi-variedade considerados pelos clientes, podendo predefinir programas. Quando o lote do produto é alterado, o novo programa pode ser chamado rapidamente e o robô ajustado para se envolver em novas tarefas, o que reduz em muito o tempo de mudança de linha para os usuários. Além do mais, robôs de colaboração econômicos reduzem as barreiras de automação para os usuários, ao mesmo tempo que proporcionaram um retorno do investimento em apenas 12 meses.
Movimentação de peças
Um fabricante ODM eletrônico da 3C na China apresentou a demanda, que é aplicar robôs colaborativos às linhas de produção existentes para melhorar sua eficiência. Diferente da indústria automotiva, em comparação com a "segurança dos robôs", os usuários das empresas de eletrônicos 3C dão maior ênfase ao "ritmo" e à "precisão" e acreditam que esses são os principais motivos para implementar robôs.
A linha de produção do cliente tem uma taxa de automação relativamente baixa, é trabalhosa, tem muitos tipos de produtos de fundição e tem um ciclo de vida curto do produto. O cliente espera urgentemente reduzir a equipe e aumentar a eficiência por meio da automação. No final, eles escolheram o processo de escultura a laser de concha e substituir humanos por robôs.
Cada pessoa é responsável por carregar e descarregar a máquina de gravação a laser. Como resultado, dezenas de equipamentos de gravação a laser lotaram a fábrica. As tarefas dos trabalhadores são repetitivas e as máquinas de gravação a laser exalam um cheiro forte. Os equipamentos de gravação a laser também usam diferentes interfaces de comunicação devido à iteração e diferentes fabricantes. Como implantar um robô em um espaço compacto para substituir trabalhadores humanos e ao mesmo tempo levar em consideração o abastecimento e a descarga de materiais em diferentes estações? Robôs industriais com cercas adicionadas são quase impossíveis de realizar a tarefa no mesmo espaço. Além disso, a manutenção regular da escultura a laser e de outros equipamentos também requer espaço suficiente. Portanto, o robô industrial tradicional obviamente não é adequado para esta estação.
O EC 66ELITE 6kg trouxe as vantagens dos robôs colaborativos para este projeto; garantindo praticidade e mantendo o mesmo, uma estação de trabalho leve e compacta; e interface própria, com comunicação de rede, barramento, portas de entrada e saída digitais e analógicas. Embora a eficiência de trabalho por unidade de tempo seja inferior à do trabalho manual, a capacidade de produção da linha é garantida após considerar as horas totais de trabalho.
Nesse cenário, as vantagens óbvias dos robôs colaborativos são implantação flexível, alta adaptabilidade, baixos requisitos de instalação e interfaces abertas. Em comparação com os robôs tradicionais, a introdução de robôs colaborativos não precisa alterar o layout da linha de produção existente e ocupa apenas 1-1,5 estações.
Como uma máquina de construção convencional, a escavadeira realiza tarefas pesadas e difíceis. Devido à diversidade e incerteza das condições de trabalho do canteiro de obras, esse tipo de trabalho ainda depende da operação manual. No entanto, não há dúvida de que a operação da escavadeira é difícil e cansativa. O ambiente de trabalho ao ar livre com alta temperatura e sol e poeira não é apenas difícil, mas também traz grandes desafios à saúde dos trabalhadores. Portanto, um integrador no norte da China está tentando realizar essa tarefa por meio de um manipulador. O projeto tem uma ideia relativamente simples – os manipuladores instalados na cabine da escavadeira são operados remotamente para controlar o movimento e a operação da escavadeira. Esse requisito aparentemente "simples", no entanto, exige muito trabalho para ser implementado.
Ao todo, existem quatro hastes operacionais para escavadeiras. De acordo com os hábitos operacionais das mãos humanas, uma mão controla duas hastes operacionais – um joystick (2 graus de liberdade) e uma haste impulsora (1 grau de liberdade). Portanto, o plano mais intuitivo é substituir as mãos humanas por dois braços robóticos para imitar os hábitos de operação manual existentes.
Isso exige que o robô tenha três características:
Ser muito compacto: O ambiente de operação é muito pequeno e o local para instalação do robô é muito limitado.
Ser flexível: Deve haver liberdade suficiente para cada junta em um espaço estreito para garantir que não haja nenhum ponto inalcançável e nenhuma interferência ao projetar a trajetória do robô.
Facilmente programável: O manipulador precisa identificar a posição do joystick e da haste impulsora, de modo a garantir que o robô possa controlar com precisão o joystick em tempo real durante a operação remota.
A ELITE esteve envolvida no desenvolvimento e design de dois robôs colaborativos EC63 (3kg) que substituíram as mãos humanas para operar o joystick e a haste impulsora. O operador não precisa se sentar na cabine de operação da escavadeira, mas pode operar o robô a partir da cabine remota de controle. Neste projeto, a ELITE definiu a haste do controle remoto com 255 posições de sinal. O manipulador poderia identificar a posição do joystick e, em seguida, controlar com precisão a posição de movimento com base na entrada do sinal, obtendo assim o controle em tempo real da operação remota de forma abrangente.
O robô colaborativo EC63 de 6 eixos suporta rotação de ± 360 °, tem um raio de trabalho de 624 mm e pesa apenas 13 kg. A estrutura compacta e o espaço flexível que pode alcançar permitem que o robô trabalhe facilmente em espaços pequenos.
É importante notar que ELITE também projetou um assento para o projeto – dois braços robóticos acionam a escavadeira durante a operação remota e, quando a tripulação deseja entrar na cabine, os braços podem ser movidos para a parte de trás da cabine para deixar espaço para o motorista. O recurso de que robôs colaborativos podem compartilhar espaço operacional com humanos também garante a segurança da interação homem-máquina.
A adição de robôs colaborativos às indústrias tradicionais traz imaginação e novas ideias.
1. Substituições de robôs reduzindo o número de pessoas trabalhando ao ar livre;
2. Realizar o controle de múltiplas escavadeiras em uma cabine de controle remoto por comunicação CAN bus;
3. Com as interfaces internas para movimentos do Cobot ELITE, todo o programa pode ser escrito com apenas 9 pontos especificados no joystick e 3 pontos na barra de empurrar;
4. Como uma tentativa pioneira na indústria da construção, é provável que seja copiado para outras operações externas;
5. O espaço de instalação compacto permite que o robô opere a escavadeira em modo automático e mova o robô para outras posições para deixar espaço para as equipes operacionais, aumentando assim a flexibilidade do modo de operação;
6. A programação colaborativa do robô é simples e todo o ciclo do projeto levou apenas 2 semanas!
No futuro, mais e mais robôs colaborativos aparecerão em muitos trabalhos tradicionais, não apenas em escavadeiras.
Como a primeira etapa da automação de estação única, ELITE sugeriu que este fornecedor de dispositivos médicos na China implantasse um robô colaborativo para a operação de manuseio de equipamentos de diálise. Agora, o Cobot de 6 kg (EC66) com garras de garras flexíveis integradas substituem o manuseio manual. O investimento de um Cobot pôde ser devolvido em 12 meses.
A indústria de suprimentos médicos tem certas características especiais em comparação com outras indústrias. Impulsionadas pela atualização do consumo, as pessoas não estão apenas buscando uma melhor qualidade de vida, mas também estão mais preocupadas com sua saúde. Consequentemente, o campo de suprimentos médicos e farmacêuticos está passando por um rápido desenvolvimento em todo o mundo, o que também estimula a demanda por automação.
O cliente é um fabricante líder de equipamentos de purificação de sangue dedicado à produção de dispositivos de infusão, dispositivos médicos e consumíveis na China. Atualmente, a empresa possui mais de 3.000 funcionários e vende produtos para mais de 70 países. Colocando grande ênfase no controle de qualidade e eficiência da produção, eles sempre foram os precursores da automação na indústria.
Apesar de mais de 10 anos de experiência em automação, a modificação na produção varia com o aumento dos pedidos personalizados – desde a implantação em grande escala de equipamentos de automação até a automação de estação única, onde muitas estações de trabalho manuais na linha de produção são substituídas. O departamento de engenharia, portanto, deseja realizar as coisas com equipamentos que possam ser rápida e facilmente implantados sem alterar o layout da linha de produção existente.
Além disso, com o aumento da demanda por produtos médicos nos últimos dois anos, a linha de produção manteve-se basicamente em plena capacidade. Portanto, à medida que o processo de retrofit avança, o departamento de produção deseja apresentar o equipamento com o menor tempo de inatividade possível para garantir que a produção normal possa prosseguir conforme programado.
Nessas circunstâncias, o cliente e o integrador consideraram o uso de robôs colaborativos para essa tarefa – como estão familiarizados com esses produtos, o cliente acredita que, em comparação com robôs industriais tradicionais, os Cobots são mais flexíveis, economizam espaço e são mais fáceis de programar. Após a avaliação no local, a Elite sugeriu ao cliente que primeiro implantasse um robô colaborativo para a operação de manuseio de equipamentos de diálise.
O equipamento de diálise é feito de componentes precisos e a superfície não deve ser danificada durante o manuseio. Diante disso, a Elite recomendou um Cobot de 6 kg (EC66) com garras de garras flexíveis integradas para substituir o manuseio manual. Este tipo de trabalho pode parecer simples, mas apenas um Cobot compacto pode fazê-lo no espaço limitado sem alterar o layout da linha de produção existente.
Vale ressaltar que os Cobots Elite são programados de forma interativa. Com os recursos de ensino "arrastar e soltar" (por guiamento), a lógica de programação é bastante simples.
Como tal, em comparação com robôs industriais tradicionais, a depuração requer apenas um tempo limitado. A instalação em campo e o comissionamento podem ser feitos em 4 horas, e o robô é montado em uma mesa com roletes, permitindo que o robô seja facilmente empurrado para diferentes estações de trabalho para uma troca rápida de tarefas. De acordo com a avaliação do cliente, este conjunto inicial de aplicativos pode substituir um funcionário.
No futuro, além de tarefas de manipulação, o cliente planeja usar Cobots para aplicações de inspeção de qualidade
O estudo de caso desta vez é a fábrica de um cliente Elite, localizada no sul da China, e é uma empresa profissional líder que fornece serviços de teste para fabricantes de louças sanitárias e peças de eletrodomésticos. Nos últimos anos, através da introdução contínua de equipamentos de automação e robôs, o estabelecimento de processos de teste e mecanismos de trabalho eficientes, flexíveis e confiáveis, o cliente melhorou o nível de serviço e eficiência de trabalho.
Antes de implantar o robô de colaboração, o cliente importou um mecanismo automatizado na seção de teste de vida do produto, para substituir o trabalho manual. Equipamentos de automação foram introduzidos com o intuito de reduzir o número de trabalhadores e aumentar a eficiência – operações de fadiga e erros manuais podem representar riscos à segurança e ao rendimento do processo de teste. Portanto, em todo o sistema, o cliente sempre se concentrou em "substituir pessoas por equipamentos ou máquinas" em algumas estações de baixo valor agregado. O objetivo é melhorar continuamente o nível de inspeção e a eficiência, flexibilidade e confiabilidade do serviço.
Com a melhoria do nível de automação, o cliente passou a atentar para a necessidade de transformação da automação e atualização de alguns processos. Por exemplo, anteriormente na estação de teste de chave, o cliente projetou um conjunto de mecanismos: um dispositivo de três eixos foi construído com motor e módulo, e um manipulador foi usado para pegar e colocar a peça de trabalho e testá-la. Mas enquanto realmente usa o mecanismo, o manipulador precisa mover a peça de trabalho para uma determinada posição para testar seu topo, mas o caminho de volta da alça da parte superior é uma curva. Portanto, a estrutura de um único motor e manipulador não pode trabalhar em conjunto para resolver esses problemas e é difícil atender às necessidades do cliente enquanto realmente usa o sistema.
Eventualmente, o integrador recomendou o robô colaborativo com garra macia para o cliente. Com juntas flexíveis e um formato compacto, esses produtos podem trabalhar em colaboração com as pessoas sem a necessidade de instalar uma cerca de segurança para bloquear as estações de trabalho existentes e podem suportar a instalação de vários ângulos em um pequeno espaço. Em particular, os robôs colaborativos são mais fáceis de programar do que os robôs industriais tradicionais, o que também é um deleite inesperado para os clientes – como instituições de teste profissionais, eles precisam excessivamente de equipamentos flexíveis para atender às necessidades de testes de várias categorias.
omo resultado, o robô colaborativo ELITE EC66 (carga de 6 kg) resolveu os três problemas principais existentes do cliente: primeiro, o problema de rotação da superfície. O robô colaborativo de 6 juntas suporta rotação de ± 360 ° de cada junta, o que é basicamente equivalente a trabalhar em um espaço esférico sem ângulos inalcançáveis. Assim, os engenheiros não precisam se preocupar muito com a acessibilidade ao programar. Em segundo lugar, o robô colaborativo pode editar rapidamente a posição do ponto por meio da instrução de arrastar e gravar, e sua trajetória de movimento é suave e pode executar a ação de comutação semelhante à humana suavemente. Em terceiro lugar, a programação é simples, o robô pode ser facilmente desmontado e implantado de forma flexível em diferentes posições, para que possa se adaptar às necessidades de pequenos lotes, variedades múltiplas e mudanças rápidas.
"Três segundos para um teste de switch, uma única amostra precisa ser testada 100.000 vezes em uma linha. Esse trabalho certamente não pode ser feito por mãos humanas." disse o cliente. A substituição de máquinas se tornou uma tendência importante na atualização da automação de fábricas. Somente selecionando os robôs apropriados em combinação com cenas específicas, as vantagens das diferentes categorias de robôs podem ser realmente utilizadas. Com o desenvolvimento e a ampla aplicação de robôs colaborativos, a automação não está mais ligada apenas a produtos padronizados e produção em massa. "As linhas de produção automatizadas também podem produzir e testar uma variedade de produtos personalizados em pequenos lotes. Estamos muito otimistas sobre as futuras aplicações dos robôs ELITE."