Introdução
Manipuladores móveis capazes de serem rapidamente programados para tarefas de montagem, inspeção e logística interna têm grande potencial para maximizar a eficiência e flexibilidade das linhas de produção, dado que podem deslocar-se autonomamente para várias estações de trabalho dentro da fábrica, para ajustar o volume de produção de acordo com a procura do mercado. Dada a sua versatilidade, os manipuladores móveis podem ser usados em grande parte da cadeia de produção, desde as tarefas de logística interna para transportar as matérias-primas e componentes dentro da fábrica, bem como ajudando nas tarefas de montagem e fazendo a inspeção dos produtos.
As plataformas móveis equipadas com sensores de segurança para navegação e braços robóticos colaborativos podem ser operadas em grande proximidade com seres humanos, permitindo partilhar estações de trabalho e coordenar tarefas entre os sistemas robóticos e os operadores. Como tal, têm grande potencial para ajudar na implementação das normas da Indústria 5.0, que se foca em garantir o bem-estar dos operadores, bem como aumentar a eficiência, flexibilidade, resiliência e sustentabilidade dos sistemas de produção. Nomeadamente, as tarefas repetitivas e pouco ergonómicas podem ser alocadas a sistemas robóticos enquanto o operador se foca nas tarefas de maior valor acrescentado e de difícil automação. Nomeadamente, com a tecnologia corrente, um ser humano ainda é a melhor opção, do ponto de vista de produtividade e custo, para fazer operações que requerem manipulação de componentes flexíveis e de montagem em zonas de difícil acesso.
O INESC TEC tem grande experiência no desenvolvimento de manipuladores móveis e no âmbito do projeto PRODUTECH 4 S&C[1] foi desenvolvida uma plataforma móvel facilmente reprogramável para um leque alargado de tarefas, equipada com um braço robótico colaborativo Techman 12M capaz de trocar automaticamente a ferramenta entre uma garra de 2 dedos Robotiq 2F-140 e uma aparafusadora Doga MDA3264-Q, tendo também uma câmera 2D integrada na flange do braço e um sensor 3D Intel RealSense D455 para auxiliar em tarefas que necessitem perceção para realizar com precisão a manipulação de peças ou o aparafusamento. No topo da plataforma foi também montado um sensor de inspeção de alta precisão KEYENCE TM-X5065, bem como suportes para colocar peças que estejam dentro das tolerâncias de produção e peças com defeitos.
A plataforma presente na Figura 1 foi testada em aplicações de inspeção e montagem. Mais concretamente, quando o manipulador está a realizar tarefas de inspeção de peças produzidas por máquinas CNC, é usada a câmara integrada na flange do braço robótico para recalibrar o referencial do marcador colocado no suporte de peças (os movimentos do braço do robot são feitos relativamente a este marcador), seguido da pega das peças com a garra de 2 dedos e colocação em frente ao sensor de inspeção para fazer a triagem para separar as peças dentro das tolerâncias das peças com defeitos. Após a inspeção, a plataforma navega para entregar as peças nas estações de armazenamento ou montagem. Caso tenham sido alocadas tarefas de montagem ao manipulador móvel, o braço robótico tem a possibilidade de usar a garra de 2 dedos ou a aparafusadora, bem como usar a câmara 2D na flange do braço para recalibrar o referencial do suporte da peça a montar (tal como no caso da inspeção, esta etapa é importante para garantir que os movimentos do braço do robot são feitos relativamente ao suporte da peça). Para tornar mais intuitiva a partilha de tarefas entre o manipulador móvel e um operador, bem como otimizar a cooperação, de forma a ser claro para o operador quais as tarefas que estão alocadas a ele e quais as que o robot irá fazer em paralelo, foi desenvolvido um sistema de realidade aumentada projetada que mostra instruções de montagem usando dados 3D de modelos CAD bem como informações em formato de texto e vídeo para guiar o operador em cada uma das etapas da montagem.
[1] http://mobilizadores.produtech.org/pt/produtech_4_s_c
Carlos M. Costa
Centro de Robótica Industrial e Sistemas Inteligentes do INESC TEC
carlos.m.costa@inesctec.pt
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