Sistema pick and place: o que é, funcionamento e principais aplicações

Entenda neste artigo tudo sobre o sistema pick and place. Continue a leitura e confira:

• O que é o sistema pick and place?
• O que é um robô pick and place?
• Quem inventou os robôs pick and place?
• Como funcionam os robôs de sistemas pick and place?
• Quanto eixos esses robôs costumam ter?
• Quais são as diferentes partes de um robô pick and place?
• Quais as vantagens de um robô pick and place?
• Aplicações de robôs em sistemas pick and place
• Indústrias que usam robôs em sistema pick and place
• Uso em larga escala de robôs industriais
• O que destaca os robôs de pick and place
• Batendo metas de produtividade com um sistema pick and place

O sistema pick and place trata de soluções de automação orientadas para o manuseio de objetos por uma máquina ou robô capaz de pegar uma peça, parte, caixa ou outro item e direcioná-lo a uma determinada área.

Por exemplo, em uma esteira, um braço robótico colaborativo pega embalagens de um produto e os insere dentro de uma caixa, ou então pega a embalagem vazia e a põe em uma nova esteira onde será enchida.

Ou seja, o sistema pick and place trata da solução de automação para manuseio (e muitas vezes está atrelado a outra tarefa, como paletização ou empacotamento).

Uma das partes importantes da solução de automação pick and place são os robôs, essas ferramentas permitem às empresas automatizar tarefas simples como levantar objetos ou movê-los para outro ponto.

Por ser extremamente simples, repetitivo e braçal, usar humanos nessas ações é um desperdício de força de trabalho, já que as pessoas podem ser usadas para tarefas mais valiosas.

Normalmente, para auxiliar na tarefa, os robôs industriais usados em operações pick and place são equipados com garras robóticas e, às vezes, são robôs com sistemas de visão, equipados para manusear as partes e identificá-las corretamente.

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Os robôs pick and place usados para tarefas monótonas foram originalmente baseados nos robôs deltas desenvolvidos no começo dos anos 80 pelo professor Reymond Clavel na EPFL, Suíça.

A produção em larga escala de robôs pick and place para empacotamento começou em 1987 quando uma empresa suíça chamada Demaurex comprou a licença de produção desses robôs.

Em 1999, o robô delta FlexPicker foi lançado pela ABB Flexible Automation, e se tornou um avanço na área.

Já em 2005, a Universal Robots lançou seu primeiro robô colaborativo, o cobot UR5, e revolucionou a robótica industrial com os braços robóticos colaborativos para tarefas que incluíam pick and place.

Existem vários designs para robôs pick and place, tudo baseado nas especificações das aplicações para as quais serão usados.

Contudo, o princípio básico é o mesmo: esses robôs são montados sobre uma base estável e possuem um braço capaz de alcançar toda a área de operação. O final do braço possui uma ferramenta especializada para mover os objetos pretendidos (normalmente uma garra robótica, que possui inúmeras variações).

Esses robôs podem transferir itens de uma superfície imóvel para outra, de uma imóvel para uma móvel, ou trocar itens entre superfícies móveis (como esteiras de produção).

Robôs simples com soluções limitadas podem vir em modelos de 3 ou 5 eixos, mas as soluções de 6 eixos de braços robóticos colaborativos possuem uma movimentação extra capaz de girar os itens em sua orientação.

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As partes mais comuns de um robô pick and place são;

• Braço robótico: também conhecido como manipulador, é a parte extensa do robô que usa peças cilíndricas e esféricas, juntas, eixos etc.
• End effector: a ferramenta ao final do braço que atua como “mão”. Podem realizar diferentes tipos de movimentos e ações a depender de suas funcionalidades e características (pinças robóticas pneumáticas, elétricas ou adaptativas ou ventosas de vácuo externo ou interno);
• Atuadores: o que cria o movimento no braço robótico e nos end-effectors/ferramenta. Podem ser servomotores, hidráulicos, elétricos etc.
• Sensores: sensores indutivos ou capacitivos normalmente ficam posicionados na linha e detectam a presença do produto. Quando não existe a possibilidade de indexação mecânica (ter certeza do local e orientação da peça/produto), utilizam-se sistemas de visão artificial (que podem ser 2D ou 3D);
• Controladores: Sincronizam e controlam o movimento dos atuadores do robô. São como o cérebro da solução robótica.

Robôs pick and place oferecem grandes vantagens nas tarefas repetitivas, monótonas e desgastantes fisicamente quando comparados a trabalhadores humanos. Algumas das vantagens principais são:

1. Velocidade

A velocidade de operação é um dos principais argumentos a favor dos robôs para pick and place. Essas máquinas podem levantar vários objetos e movê-los no tempo em que um humano levaria para executar apenas uma repetição. Os cobotsoperam com tempo-ciclo na casa dos milissegundos, enquanto humanos altamente eficientes o fazem apenas na casa dos segundos.

Além disso, os robôs mantêm a mesma velocidade e cadência o tempo todo, sem se cansar ou sofrer com riscos ergonômicos.

2. Produtividade

No universo dos robôs colaborativos, a produtividade não significa necessariamente produzir mais rápido. Abre-se uma nova possibilidade com a democratização da tecnologia ao permitir soluções híbridas com Cobots e Operadores.

Desta forma, o Cobot exerce o trabalho DDD (Dull, Dangerous and Dirty - trabalhos perigosos, insalubres, monótonos e periculosos) e o ser humano pode realizar funções complementares mais nobres que exijam destreza manual e inteligência.

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3. Produção ininterrupta

Humanos precisam de pausas, descanso e recuperação, o que leva a interrupções na linha produtiva. Essas interrupções também ocorrem durante a troca de turnos.

Por outro lado, robôs colaborativos como os da Universal Robots não exigem pausas e podem trabalhar 24/7 em sequências de 3 turnos todos os dias com baixíssima manutenção.

4. Consistência

O trabalho humano é excelente para diversas tarefas, mas quando precisamos de consistência, é necessário admitir que erros humanos são comuns.

Contudo, um robô para pick and place irá sempre trabalhar como foi programado, repetindo exatamente o que lhe foi pedido, gerando maior consistência, reduzindo erros e gastos com retrabalhos e desperdício.

5. Segurança e ergonomia

Levantar e mover objetos inclui riscos como deixar que o objeto caia sobre o trabalhador, encostar em peças potencialmente perigosas e Lesões por Esforço Repetitivo, problemas na coluna, nos ombros, cintura e pulso por desgaste.

Novamente, os robôs não correm esse risco, e aliviam os trabalhadores de tarefas repetitivas e desgastantes para se dedicarem ao que realmente traz resultados para o negócio.

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As principais aplicações de robôs com pick and place são:

1. Montagem

Nos processos de montagem, os robôs de pick and place podem pegar partes de diversos locais e uni-las em um único local. Trabalho complexo em ambientes eletrônicos é feito usando esses tipos de robôs. Outros setores são: Farmacêutico, Eletrônico, Automotivo, Alimentos, Bebidas e mais.

2. Empacotamento

O robô funciona bem em sistemas pick and place para empacotamento. Basicamente, carrega os itens no container necessário e o envia para uma esteira ou direto para paletização (sistema PI-PA-PAL: Pick&Place, Packaging and Palletizing).

3. Bin Picking

A tarefa de bin picking implica na seleção de uma parte ou peça em uma caixa. Os robôs nessa aplicação de pick and place contam com sistemas de visão 3D que os permite identificar o item desejado.

4. Inspeção e controle de qualidade

Robôs com pick and place para inspeção e controle de qualidade identificam os itens para saber se eles estão de acordo com os parâmetros de qualidade pré-estabelecidos pelos fabricantes. Caso um item não passe, o robô o pega e refuga da linha de produção.

4. Seleção de partes

Robôs de seleção de partes podem separar objetos com base em seu formato ou informação oferecida pelo objeto em si (como um código de barras lido por um scanner no robô).

As principais indústrias que se beneficiam dessa tecnologia de automação são:

1. Farmacêutica

Usar robôs para separar e encaixotar diferentes produtos é excelente para a indústria farmacêutica. Em alguns casos, pode ser necessário usar robôs mais classificados para salas limpas e esterilizadas (ou seja, robôs que não usem fluidos para movimentação nem deixem vazar gases).

2. Alimentícia

A indústria alimentícia usa muitos robôs com sistemas pick and place, visto que dependem de atividades de paletização, empacotamento, separação de produtos e mais.

3. Eletrônicos

Robôs de pick and place são usados na indústria de eletrônicos para mover componentes e circuitos elétricos de eletrônicos como telefones, televisores, computadores e mais. As principais indústrias do mundo já estão utilizando essa tecnologia para facilitar suas operações.

A robótica sempre teve foco pela indústria graças ao seu potencial. Os ganhos de produtividade que os robôs podem oferecer são revolucionários para as organizações. A popularidade dos robôs industriais no geral (incluindo os robôs colaborativos) chegou ao ponto em que quase 90% dos robôs em uso hoje estão em fábricas e instalações similares.

Mas o que está por trás dessa adoção em larga escala na manufatura? Robôs não devem ser confundidos com Inteligência Artificial. Eles não têm capacidade de pensamento e são incapazes de realizar tarefas para as quais não foram programados.

Contudo, a falta de complexidade operacional se traduz em acessibilidade geral para uso, em especial os robôs colaborativos como os da Universal Robots, que podem ser programados por trabalhadores qualificados após treinamento online e gratuito.

Normalmente, os robôs para pick and place são braços robóticos colaborativos montados com um end effector (que pode ser uma garra robótica, ventosa, câmera ou um mix de soluções criadas do zero). Um dos pilares da adoção de qualquer tecnologia é a conveniência.

A manufatura abraçou a robótica por conta de sua facilitação de processos, tornando-os mais eficientes, mesmo com instalação e custos de aquisição. Quanto mais versátil e flexível for a célula robótica, maior o seu valor, já que pode ser aplicada de maneira variadas.

Robôs de pick and place são especialmente valiosos para manufatura porque sua funcionalidade simples é altamente aplicável em diversos cenários. Virtualmente, qualquer indústria ou tipo de manufatura, de qualquer tamanho, tem um uso para um robô em operações com sistemas de pick and place.

O mercado de robôs industriais deve chegar a um impressionante marco de 33 bilhões de dólares em 2025. E não é sem motivo, considerando o enorme valor que as organizações tiram dos investimentos em robótica industrial.

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Agora, se o seu interesse é em saber como um sistema pick and place pode ser aplicado na sua fábrica, recomendamos que fale com nossos especialistas aqui na Universal Robots. Nós temos as soluções certas para você e sua empresa com nossos robôs colaborativos.

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