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Cobots Handle Autonomous Bin-Picking

Allied Moulded Products Inc.

Em suma

A Allied Moulded é uma operação de moldagem de serviço completo que fabrica caixas e invólucros elétricos não metálicos. Enfrentando desafios significativos devido à escassez de mão-de-obra, a empresa com sede em Ohio escolheu o novo sistema ActiNav da Universal Robots para automatizar uma importante aplicação de coleta de lixo. A implantação permitiu que a Allied Moulded reduzisse as despesas com horas extras, movesse os trabalhadores existentes para tarefas mais ergonômicas e melhorasse a consistência no processo de produção.

Como muitas empresas que operam no setor manufatureiro de Ohio, a Allied enfrentou desafios para preencher posições abertas devido às difíceis condições do mercado de trabalho. Ao mesmo tempo, a empresa queria melhorar a segurança do trabalhador, eliminando tarefas repetitivas e ergonomicamente hostis de coleta de lixo. A melhoria da qualidade também foi um fator motivador na decisão de explorar a automação, explica o gerente do departamento de suporte de fabricação, Tom Carlisle: “Ao procurar automação, você procura repetitividade. Tem um melhor controlo sobre a sua qualidade se tiver mais consistência com as máquinas de carga e descarga.”

Usar o trabalho manual em aplicações de coleta de lixo produz resultados inconsistentes, acrescenta o técnico de engenharia de fabricação, Nate Gilbert: “Um dos maiores desafios com o trabalho manual é que eles se cansam e, no final do dia, a produção diminuiria; enquanto que com um robô, você sempre pode contar com uma produção consistente.”

O desafio

A pandemia da COVID-19 acrescentou outra camada de preocupação em relação à força de trabalho manual da empresa. "Poderíamos arriscar que funcionários dedicados a qualquer momento não estivessem aqui por razões além de seu controle", diz Carlisle. “Então, precisávamos de uma maneira de manter esses processos em execução."

Quando a Allied pesquisou pela primeira vez a automação de coleta de lixo, a tecnologia "simplesmente não estava onde precisávamos que estivesse", diz Gilbert: "A proteção era muito intrusiva, e isso dificultaria quando precisássemos de um operador nessa área. O espaço aqui na Allied já é bastante limitado, e a ideia de ter que colocar mais guarda para acomodar um robô foi uma das coisas que nos impediu inicialmente; mas com robôs colaborativos seguros em torno dos funcionários, sentimos que era um ótimo caminho a percorrer.”

Allied Moulded Products Inc.

Indústria Plastic and Polymers
País United States
Número de funcionários 100-500
Cobots usados UR10
Veja como o cobot UR10e lida com a coleta autônoma de lixo, há muito considerada "o santo graal da robótica"

A solução

O interesse da Allied Moulded em robôs colaborativos – ou cobots – foi despertado após uma viagem a uma fábrica próxima que implantou com sucesso cobots da Universal Robots (UR).

A Allied então viu a UR em uma feira que eventualmente levou à implantação do premiado kit autônomo de coleta de lixo da UR – uma solução flexível, fácil de usar e automatizada de coleta de lixo que lida de forma síncrona com processamento de visão, planejamento de movimento livre de colisões e controle autônomo de robô em tempo real.

“O ActiNav foi o primeiro sistema que estávamos confiantes de que poderíamos entrar no espaço disponível sem criar um monte de obstáculos extras. Apenas a simplicidade de retirar as peças do depósito e colocá-las no transportador é o que estávamos realmente procurando, e a ActiNav parecia atender a essa demanda”, diz Gilbert, observando que a ActiNav constitui uma grande melhoria para os alimentadores vibratórios que são frequentemente usados para o posicionamento das peças.

Fácil programação e implementação

Fácil programação e implementação

Embora a Allied Moulded tivesse experiência com automação tradicional, implantar um cobot era "uma experiência totalmente nova", diz o líder do grupo de manutenção, Nathan Wells: "Foi realmente emocionante ver algo que não precisava ser enjaulado e que eu podia andar por aí enquanto fazia seu trabalho. Quando se tratava de programação, este foi provavelmente um dos robôs mais fáceis que já tive que programar. Você realmente não tem que ter nenhum número específico para colocar, ou qualquer coisa assim; você só tem que movê-lo no lugar, apertar alguns botões e aí está o programa.”

Alimentação de dados e processo de ensino de bin

Alimentação de dados e processo de ensino de bin

Alimentar a ActiNav com os dados para o reconhecimento de peças é um processo igualmente indolor, diz Wells: “Usámos um ficheiro CAD do produto, carregámo-lo no ActiNav e ele pegou nisso e usou-o para registar peças fora do caixote. Foi muito fácil de carregar. Basta colocá-lo num USB e ligá-lo ao controlador."

Enquanto isso, ensinar o caixote do lixo também era muito simples: "Basta tocarmos no robô em cada parte do caixote do lixo. Você faz alguns pontos disso, e o ActiNav aprende o caixote em si. Eu diria que, após o primeiro dia de configuração, talvez tenha sido necessária uma mudança para aprender a realmente fazer a programação, e depois disso, fomos bons por conta própria.”

Apenas a simplicidade disso, pegar peças da lixeira e colocá-las no transportador é o que estávamos realmente procurando.

Nate Gilbert, Manufacturing engineer technician, Allied Moulded Products Inc.

O ciclo de coleta de lixo

O processo começa com os manipuladores de estoque descarregando uma caixa cheia de peças em uma lixeira. Uma vez ativada, a lixeira se inclina para despejar suas peças no compartimento do ActiNav. A ActiNav pega uma peça – neste caso, uma caixa de junção elétrica de fibra de vidro extrudada – e a coloca na orientação adequada em um transportador estreito e em trilhos.

O posicionamento correto é crucial, explica Carlisle: “A peça deve ser colocada em uma ordem específica na máquina devido às operações secundárias que a máquina executa. Se a peça for colocada incorretamente, você terá que rejeitá-la, então você perdeu todo o trabalho e materiais dessa peça". O transportador leva as peças para uma pequena célula de trabalho enjaulada que tem uma mesa rotativa com várias estações. Em cada estação, há um elemento de fabricação que é aplicado ao copo e, eventualmente, há um transportador externo que despeja peças acabadas em um grande receptáculo. Ao longo do caminho, observa Carlisle, a ActiNav tem que tomar algumas decisões de forma autônoma: qual parte escolher, como colocá-la na orientação correta e como identificar peças incorretas, colocá-las de lado e continuar com sua tarefa principal.

Se o depósito for mantido cheio, o ActiNav pode passar o dia todo sem a intervenção do operador, diz Gilbert: “Fiquei muito impressionado com a capacidade do robô de retirar nossas peças do depósito, independentemente da orientação, e colocá-las na máquina corretamente. Uma tarefa como essa geralmente é muito difícil para um robô ser configurado para fazer. Estamos bastante confiantes de que um operador fará isso; mas ter o robô fazendo isso e não ter que usar mão de obra direta nessa situação tem sido um grande benefício.”

A automação sem cercas permite a colaboração homem-robô

A automação sem cercas permite a colaboração homem-robô

A automação tradicional requer esteiras, cercas e compartimentos para proteger os trabalhadores de possíveis ferimentos, mas isso pode levar a que sejam necessárias gaiolas “do tamanho de um escritório” para automatizar algumas tarefas, observa Carlisle, enquanto os cobots são projetados para operar em estreita proximidade com as pessoas: “Isso permite que você tenha flexibilidade de onde você vai colocar o robô [e] permite que você interaja com ele: se houver dificuldade e você precisar limpar um erro, não há um grande procedimento que você precise percorrer para obter acesso. E isso o torna mais aceitável para os indivíduos no chão porque não parece inacessível para eles; está bem ali ao ar livre.”

A tartaruga e a lebre

A tartaruga e a lebre

A ActiNav não toma nenhum almoço, cigarro ou pausa para o banheiro e sempre aparece para o trabalho, observa Carlisle: “É como a tartaruga e a lebre. O ActiNav é consistente. Está sempre lá, colocando a peça. Um operador humano pode ser mais rápido, mas sua consistência pode ser afetada pela necessidade de fazer pausas. No final do dia, a quantidade total de produto deve ser a mesma, se não melhor, com o ActiNav do que com um operador humano; mas sem a fadiga e a destreza manual de se mover o tempo todo." A implantação do ActiNav permitiu que os operadores da Allied Moulded melhorassem as suas competências, tornando-se formadores e mentores no sistema e contribuindo com ideias de design para futuros projetos de automação. “À medida que trazemos a automação para fazer muitas das tarefas mundanas e inseguras, e para sermos mais seguros, nossos operadores são o maior ativo que temos e eles são os melhores treinadores para sua próxima geração de funcionários”, diz Carlisle.

Permite escolhas precisas em compartimentos profundos

Permite escolhas precisas em compartimentos profundos

"A ActiNav pode retirar diretamente de um depósito, e não importa para onde as peças estão orientadas", diz Nate Wells, líder do grupo de manutenção da Allied Moulded. O sensor de alta resolução da ActiNav e a correspondência CAD permitem capturas de alta precisão, mesmo em compartimentos desordenados e profundos. O Módulo de Movimento Autônomo do Kit ActiNav seleciona uma pose do robô que garante que a peça seja colocada da mesma forma em uma luminária a cada vez, fornecendo uma escolha precisa e um posicionamento orientado para a peça

Funciona durante todo o turno

Funciona durante todo o turno

"A ActiNav funciona praticamente durante todos os turnos em que temos peças disponíveis para ela", diz Tom Carlisle, gerente do departamento de suporte de fabricação da Allied Moulded. "Digamos que você tenha um pedido de 10.000 partes, ele seria executado por esse período de tempo."

Programação intuitiva

Programação intuitiva

A programação do ActiNav é intuitiva e fácil graças à integração total com o pendente UR Teach. Fazer ajustes "levou dez minutos", diz Nate Wells, líder do grupo de manutenção da Allied Moulded. “Essa é de longe a programação mais fácil que já fiz.” A ActiNav levou o Ouro na categoria Automação Industrial no LEAP Awards 2020. Os prémios LEAP (Leadership in Engineering Achievement Program) celebram os produtos mais inovadores e inovadores que servem o espaço da engenharia de design.

Desafios de automação resolvidos:

  • Substituiu tarefas repetitivas de coleta de lixo usando automação segura e colaborativa
  • Implantado em um espaço apertado
  • Feche a colaboração homem-robô

Principais impulsionadores de valor:

  • Consistência aprimorada na
  • coleta de lixo Funcionários liberados para tarefas mais interessantes
  • Pegada pequena
  • Maior flexibilidade na implantação de trabalhadores
  • Colaborativo e seguro
  • Fácil de programar

Tarefas resolvidas por robôs colaborativos

  • O cobot da UR lida de forma autônoma com tarefas de coleta de lixeiras de lixeiras profundas

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