A revolução silenciosa dos robôs pesados na engenharia mecânica: por que a IA agora está fazendo a diferença para os robôs mais potentes

### Esqueça o chão de fábrica: esses robôs gigantes estão conquistando canteiros de obras e parques eólicos ### Chega de gaiolas: como robôs de várias toneladas estão se tornando colegas de equipe seguros para humanos ### A resposta para a escassez de mão de obra qualificada? Esses robôs estão assumindo os trabalhos mais difíceis do mundo ### Choque de titãs: não é a força, mas o software que decide quem constrói o melhor robô ###

A Evolução da Força: Os Mais Recentes Desenvolvimentos em Robôs de Alto Desempenho para Serviço Pesado

O setor de robôs pesados ​​está passando por uma profunda transformação que vai muito além do simples aumento da capacidade de carga e do alcance. Os desenvolvimentos mais recentes demonstram uma mudança de paradigma em direção a uma abordagem holística que prioriza inteligência, adaptabilidade, facilidade de uso e o desenvolvimento de novas aplicações. Software, inteligência artificial (IA) e mecatrônica avançada tornaram-se os principais impulsionadores de valor, permitindo que essas máquinas poderosas executem tarefas complexas em ambientes dinâmicos, muitas vezes em colaboração direta com trabalhadores humanos. As principais tendências incluem a crescente indistinção entre robôs industriais tradicionais e sistemas colaborativos (cobots), a expansão para setores como construção e energia renovável e a crescente importância do custo total de propriedade (TCO) e da sustentabilidade. Esses desenvolvimentos estão definindo a próxima geração de robôs pesados, que não são apenas mais fortes, mas, mais importante, mais inteligentes, mais flexíveis e mais acessíveis.

A nova geração de robôs para trabalhos pesados: redefinindo potência e precisão.

O mercado de robôs para trabalhos pesados ​​está evoluindo de uma competição pura pela capacidade máxima de carga para um cenário diversificado, onde o desempenho e a eficiência específicos para cada aplicação assumem o protagonismo. Os principais fabricantes diferenciam seus produtos por meio de uma combinação de potência, velocidade, tamanho compacto e design inteligente.

Definição da classe moderna de veículos pesados: Mais do que apenas potência bruta

Robôs de grande porte são projetados para lidar com cargas que normalmente começam em 250 kg e/ou exigem um alcance superior a 4 metros. Eles são a espinha dorsal de indústrias como a automotiva, a engenharia mecânica, fundições e, cada vez mais, a construção civil, onde movimentam componentes maciços como blocos de motor, vigas de aço e carrocerias inteiras. A gama de capacidades de carga é enorme, variando de algumas centenas de quilogramas até o pico atual de 2.300 kg.

A avaliação de robôs modernos de grande porte evoluiu. Embora a carga útil máxima continue sendo um critério fundamental, métricas de eficiência holística estão ganhando cada vez mais destaque. Essas métricas incluem a relação entre carga útil e peso, a área ocupada, o consumo de energia e a capacidade de manusear cargas com altos momentos de inércia de forma precisa e dinâmica. Esses critérios refletem uma compreensão mais profunda do custo total de propriedade e das exigências de ambientes de produção modernos e flexíveis.

Panorama competitivo e modelos emblemáticos (2024-2026)

O mercado é dominado por empresas consolidadas como KUKA, Fanuc, ABB e Yaskawa, enquanto novos concorrentes como a chinesa Estun vêm ganhando cada vez mais importância. As estratégias dessas empresas apresentam uma divergência notável que vai além da simples maximização da capacidade de carga.

A Fanuc mantém a liderança incontestável no segmento de robôs ultrapesados ​​com a sua série M-2000iA. O modelo M-2000iA/2300, com capacidade de carga de 2,3 toneladas, é o robô articulado de 6 eixos mais potente do mundo e é ideal para tarefas que exigem força máxima absoluta, como o levantamento de chassis de veículos completos.

A KUKA adota uma estratégia de desempenho otimizado. Enquanto a série KR FORTEC ultra oferece capacidades de elevação de até 800 kg, ela se caracteriza por uma excelente relação carga/peso e um design compacto. Isso é alcançado por meio de recursos de design inovadores, como um sistema de braço duplo, que aumenta a rigidez sem aumentar excessivamente o peso. Para aplicações de paletização, a série KR 1000 titan oferece modelos com capacidades de elevação de até 1.300 kg.

A ABB posiciona seu robô principal, o IRB 8700, como o mais rápido da sua classe. Com capacidade de carga útil de até 800 kg (ou 1.000 kg com o pulso inclinado), ele atinge tempos de ciclo 25% mais rápidos do que modelos comparáveis. A ABB também enfatiza sua confiabilidade por meio de um design mecânico simplificado com apenas um motor e uma caixa de engrenagens por eixo, o que reduz a manutenção e diminui o custo total de propriedade.

A Yaskawa oferece um amplo portfólio que inclui a Motoman MH600 com capacidade de carga de 600 kg. Seu design de juntas paralelas garante alta estabilidade e rigidez, o que é particularmente vantajoso no manuseio de peças com alto momento de inércia. A série GP foi projetada para aplicações de alta velocidade.

Concorrentes emergentes como a Estun e a Kawasaki também estão entrando no mercado. A Estun, maior fabricante chinesa de robôs industriais, planeja lançar modelos como o ER 13300, com capacidade de carga de 1.000 kg, na Europa. A Kawasaki está expandindo seu portfólio com o MXP710L (710 kg) e a série M, que pode lidar com até 1.500 kg.

Essas diferentes abordagens demonstram que o mercado de robôs para trabalhos pesados ​​evoluiu de uma corrida unidimensional pela maior capacidade de carga para um cenário competitivo mais diversificado. Os fabricantes agora competem com base em características de desempenho especializadas, adaptadas às necessidades específicas de cada cliente – seja força máxima, eficiência em espaços confinados ou velocidade máxima. Isso permite que os usuários escolham uma solução otimizada para suas condições de produção individuais, em vez de simplesmente optarem pelo modelo mais potente disponível.

Robôs Gigantes: Uma Comparação dos Robôs Industriais Mais Poderosos

No mundo dos robôs industriais, existem alguns gigantes impressionantes que se destacam por suas enormes capacidades de carga e especificações técnicas. Fabricantes como Fanuc, KUKA, ABB, Kawasaki, Estun e Yaskawa competem pela liderança nesse segmento de mercado.

O Fanuc M-2000iA/2300 destaca-se pela sua excepcional capacidade de carga de 2300 kg e também possui um pulso com proteção IP67. A KUKA apresenta o KR ​​1000 1300 titan PA, um robô com capacidade de carga de 1300 kg, ideal para aplicações de paletização e com um design compacto de 6 eixos. O ABB IRB 8700 impressiona com uma velocidade 25% superior à de modelos similares e um design simplificado para máxima confiabilidade.

O guincho MG15HL da Kawasaki utiliza um mecanismo de ligação híbrido que permite alto torque e capacidade de carga sem contrapesos adicionais. O guincho Yaskawa Motoman MH600 impressiona com seu design de ligação paralela, que garante estabilidade sob cargas com altos momentos de inércia.

Uma novidade interessante é o Estun ER 13300, um robô robusto que visa conquistar o mercado europeu. Esses robôs demonstram de forma impressionante os avanços tecnológicos na automação industrial e a inovação contínua dos principais fabricantes.

O motor da inteligência: IA e software como principais características diferenciadoras.

Os avanços mais significativos em robôs de grande porte não são mais puramente mecânicos. Em vez disso, é a fusão da robótica com a inteligência artificial e softwares avançados que expande fundamentalmente as capacidades dessas máquinas e revoluciona seu funcionamento.

Da automação à autonomia: a influência da inteligência artificial e do aprendizado de máquina.

A inteligência artificial (IA) e o aprendizado de máquina (ML) estão transformando os robôs industriais, de ferramentas rígidas e pré-programadas, em sistemas adaptativos e inteligentes capazes de perceber, decidir e aprender. Essa transformação é crucial para gerenciar a variabilidade e a complexidade nos processos modernos de manufatura e logística.

Percepção avançada (Os “olhos”)

Os robôs modernos não operam mais às cegas. Eles são equipados com sistemas de sensores altamente sofisticados, incluindo sistemas de visão 2D e 3D, LiDAR e câmeras estéreo, que lhes proporcionam uma compreensão abrangente do ambiente ao seu redor. Essa capacidade perceptiva é impulsionada por algoritmos de aprendizado profundo para reconhecimento, localização e segmentação de objetos, o que torna possível seu uso em ambientes não estruturados.

Caso de uso – Separação de itens em caixas: Sistemas como o KUKA.SmartBinPicking utilizam processamento de imagem avançado para identificar objetos dispostos aleatoriamente em um contêiner, determinar seus pontos de preensão e removê-los com segurança – uma tarefa praticamente impossível com a programação tradicional baseada em regras.

Caso de uso – Detecção em canteiro de obras: A pesquisa está desenvolvendo ativamente modelos de reconhecimento de objetos baseados em YOLO (You Only Look Once). Esses modelos permitem que robôs identifiquem trabalhadores, veículos e estruturas de edifícios em canteiros de obras dinâmicos, o que é um requisito fundamental para a operação autônoma em ambientes tão complexos.

Processamento inteligente de tarefas (O “cérebro”)

A IA serve não apenas para ver, mas também para agir. Os modelos de aprendizado de máquina permitem que os robôs adaptem suas ações às mudanças de condições em tempo real.

Caso de uso – Despaletização com IA: A FANUC utiliza sistemas de visão controlados por IA para permitir que robôs descarreguem paletes mistos de forma autônoma, com caixas de tamanhos e posições variadas. Esses sistemas podem processar mais de nove caixas por minuto, substituindo, assim, o trabalho manual extremamente árduo.

Caso de uso – Soldagem assistida por IA: Sistemas de última geração, como o NovAI™, utilizam visão computacional e IA para soldagem adaptativa em tempo real. Eles podem rastrear cordões de solda, adaptar-se às dimensões das folgas e aos pontos de solda, além de corrigir dinamicamente os parâmetros de soldagem. Isso automatiza processos que antes eram considerados muito inconsistentes para a robótica devido às tolerâncias dos componentes e representa um avanço significativo para a construção pesada em setores como o naval.

A revolução na facilidade de uso: simplificando a complexidade por meio de software avançado.

Tradicionalmente, a programação de robôs industriais era uma tarefa altamente especializada que exigia conhecimento profundo de linguagens de programação proprietárias, como KRL (KUKA) ou RAPID (ABB). Isso representava uma grande barreira de entrada e retardava a implementação de soluções de automação.

Sistemas operacionais de próxima geração

Os principais fabricantes estão respondendo a esse gargalo desenvolvendo novos sistemas operacionais intuitivos, projetados para democratizar a operação de robôs.

KUKA iiQKA.OS: Um sistema operacional moderno baseado em Linux com uma interface de usuário web (iiQKA.UI) projetada para ser tão fácil de usar quanto um smartphone. Ele suporta programação baseada em instruções, permite o comissionamento virtual e foi projetado para fomentar um ecossistema completo de aplicativos e hardware de terceiros (a "República Robótica").

FANUC iHMI: A "Interface Inteligente Homem-Máquina" é uma interface gráfica de usuário baseada em tela sensível ao toque, projetada para reduzir drasticamente os tempos de configuração e treinamento. Ela integra ferramentas de planejamento, edição e melhoria, como estimativa de tempo de ciclo e gerenciamento de manutenção, em uma única interface amigável.

Democratização da programação

A tendência é claramente em direção à interação sem código ou com pouco código. Ambientes de programação visual com funcionalidade de arrastar e soltar e editores gráficos de fluxo de trabalho estão se tornando o padrão. Métodos de "ensino por demonstração", nos quais um operador guia manualmente o braço robótico em um movimento (orientação manual) ou usa ferramentas externas como o Wandelbots Tracepen para "demonstrar" uma tarefa ao robô, reduzem ainda mais a barreira da programação.

O poder da simulação (gêmeos digitais)

Softwares de programação e simulação offline, como o KUKA.Sim ou o ABB RobotStudio, tornaram-se ferramentas indispensáveis. Eles permitem que as empresas projetem, testem e otimizem virtualmente células robóticas completas antes mesmo de encomendar o hardware físico. Esse "comissionamento virtual" reduz significativamente o tempo de configuração real, minimiza riscos por meio da detecção precoce de colisões ou problemas de acessibilidade e permite que a programação seja realizada em paralelo com a aquisição do hardware.

Esses desenvolvimentos apontam para uma mudança fundamental na robótica. Os fabricantes não estão mais simplesmente vendendo um braço robótico com um controlador, mas construindo plataformas digitais completas. Essas plataformas incluem sistemas operacionais, lojas de aplicativos, redes de parceiros e conectividade em nuvem. A KUKA está promovendo ativamente um ecossistema de parceiros ("Robotic Republic") para o iiQKA com interfaces abertas para fornecedores terceirizados. Ao mesmo tempo, plataformas como o ctrlX AUTOMATION da Bosch Rexroth permitem o controle de robôs de diversas marcas (ABB, KUKA, FANUC) por meio de uma interface unificada. Esse desenvolvimento reflete a transformação no mercado de smartphones, onde o valor de um dispositivo é amplamente determinado por seu ecossistema de aplicativos. O cenário competitivo está, portanto, mudando das especificações puramente de hardware para a força e a abertura do ecossistema de software. Para os usuários, isso significa menos dependência de um único fabricante, inovação mais rápida e acesso a uma gama mais ampla de soluções especializadas. O robô se torna uma plataforma de hardware sobre a qual uma solução de automação definida por software é construída.

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Mecatrônica Avançada: A Evolução Física da Energia

Paralelamente aos rápidos avanços em software e IA, a forma física dos robôs de grande porte também está evoluindo. Inovações em design, ciência dos materiais e tecnologia de atuadores finais são cruciais para traduzir essa inteligência aprimorada em desempenho mecânico.

Inovações em design e materiais: Mais desempenho com menos massa.

Uma tendência fundamental é o desenvolvimento de robôs mais leves e compactos, que oferecem a mesma ou até maior capacidade de carga. O KUKA KR Fortec, por exemplo, é até 700 kg mais leve que seu antecessor, enquanto a série KR FORTEC ultra ostenta uma relação peso-carga líder na categoria. Essa redução de peso diminui as necessidades de fundação, reduz o consumo de energia e possibilita a implantação em instalações de produção densamente povoadas e com espaço limitado.

Isso é possível graças a conceitos cinemáticos avançados. O sistema de braço duplo da KUKA e os designs de braço altamente rígidos da Fanuc melhoram a precisão e reduzem as vibrações em altas velocidades e com cargas pesadas. O mecanismo de ligação híbrida da Kawasaki elimina a necessidade de contrapesos volumosos, aumentando assim o espaço de trabalho do robô.

Outro aspecto importante é a modularidade. Séries de robôs como as da KUKA (KR Quantec, Fortec, Fortec Ultra) compartilham cada vez mais componentes comuns, como os braços centrais. Isso simplifica a manutenção e reduz os custos de estoque de peças de reposição para clientes que operam uma frota diversificada de robôs.

Para uso em ambientes extremos, variantes especializadas como as versões "Fundição" ou "Higiênica" agora são padrão. Esses modelos apresentam punhos e corpos com proteção IP67, revestimentos resistentes ao calor e à corrosão e lubrificantes de grau alimentício, permitindo seu uso em fundições, forjas ou fábricas de processamento de alimentos.

Efetores finais de última geração: As mãos do robô

As garras na extremidade do braço robótico, conhecidas como efetores finais, estão evoluindo de simples grampos pneumáticos para sistemas mecatrônicos complexos. Elas são cada vez mais equipadas com sensores avançados que proporcionam funcionalidade adaptativa. Embora ainda sejam encontradas predominantemente em aplicações com cargas úteis menores, os princípios da robótica flexível e da biônica estão influenciando a tecnologia de garras. O objetivo é manipular uma maior variedade de formatos e materiais de objetos com maior confiabilidade e menor força. Para objetos pesados ​​e complexos, estão sendo desenvolvidos mecanismos multiaxiais totalmente acionados que permitem a manipulação precisa.

Sensores de força e torque montados no pulso conferem ao robô um "sentido de tato". Eles permitem que ele execute tarefas delicadas, como unir componentes com precisão, aplicar uma força definida durante a retificação ou reagir com segurança a colisões inesperadas.

O ecossistema de sensores: a base para a percepção e a segurança.

Os robôs modernos de grande porte dependem de um rico ecossistema de sensores internos e externos. Sensores internos, como encoders de motor e sensores de torque nas juntas, são essenciais para o controle preciso do movimento. Sensores externos, como câmeras 3D, LiDAR e sensores ultrassônicos, fornecem os dados para a percepção do ambiente e permitem a colaboração segura entre humanos e robôs. Sistemas integrados de proteção contra colisões e sobrecargas podem acionar uma parada de emergência em caso de colisão ou sobrecarga, protegendo assim tanto o robô quanto a peça de trabalho. Esses sistemas estão se tornando cada vez mais sofisticados e agora oferecem recursos como limiares de acionamento ajustáveis ​​pneumaticamente.

Sustentabilidade e eficiência: o foco no custo total de propriedade (TCO)

A eficiência energética tornou-se um objetivo fundamental do projeto. Através de construções leves, trajetórias de movimento otimizadas por software e modos de espera com economia de energia, os fabricantes estão reduzindo o consumo energético de seus robôs. Isso não só diminui os custos operacionais, como também melhora o impacto ambiental da solução de automação. Projetos mecânicos simplificados, como os adotados pela ABB com apenas um motor por eixo, e a construção modular resultam em maior confiabilidade (Tempo Médio Entre Falhas, MTBF) e tempos de reparo mais rápidos (Tempo Médio para Reparo, MTTR), reduzindo ainda mais os custos operacionais gerais.

Os avanços na mecatrônica estão intimamente ligados aos desenvolvimentos em software e IA. Uma estrutura de braço mais rígida e menos propensa a vibrações (aprimoramento de hardware) é um pré-requisito para um software de controle de movimento avançado (aprimoramento de software) que permita ao robô se mover com mais rapidez e precisão. Algoritmos de planejamento de trajetória baseados em IA podem então calcular a trajetória mais eficiente em termos de energia para essa cinemática específica. Sensores integrados de força e torque, por sua vez, fornecem feedback em tempo real, permitindo que o software de controle reaja a forças imprevistas e torne o processo mais robusto. O desempenho de um robô moderno de grande porte é, portanto, uma propriedade emergente do sistema como um todo, no qual mecânica, sensores e software estão inextricavelmente ligados.

Horizontes expandidos: novos campos de aplicação para robótica de grande porte.

Os avanços tecnológicos em IA, software e mecatrônica estão possibilitando o uso de robôs de grande porte em indústrias que antes dependiam de mão de obra manual ou automação rígida. Os robôs estão deixando o ambiente controlado da fábrica e conquistando ambientes dinâmicos e não estruturados.

O canteiro de obras automatizado

O setor da construção civil enfrenta enormes desafios devido à escassez de mão de obra qualificada, aos altos riscos de segurança e à crescente pressão por produtividade. Como resultado, 81% das empresas de construção planejam introduzir robôs nos próximos dez anos.

Aplicações: Robôs de grande porte manuseiam componentes maciços, como perfis de aço, elementos pré-fabricados de concreto e unidades habitacionais modulares. São utilizados na fabricação automatizada, por exemplo, para perfuração, rebitagem e fixação de componentes de grandes dimensões. Um exemplo específico é o Fischer BauBot, desenvolvido especialmente para trabalhos de perfuração e ancoragem em grandes canteiros de obras. Os robôs também podem ser equipados com ferramentas de corte para processar componentes de concreto e aço no local com alta precisão.

Tecnologias-chave: O sucesso neste ambiente não estruturado depende criticamente do reconhecimento de objetos baseado em IA para identificar materiais e obstáculos, bem como de plataformas móveis robustas.

Energia para o futuro: Automação na produção de energias renováveis

A expansão massiva das energias renováveis ​​exige uma fabricação e instalação mais rápidas e econômicas de componentes de grande porte, como pás de turbinas eólicas e usinas de energia solar.

Energia eólica: Na fabricação de pás de turbinas eólicas, robôs são utilizados no pós-processamento (aparar, retificar, preencher), o que melhora a qualidade e libera os trabalhadores de tarefas perigosas. Na Colocação Automatizada de Fibras (AFP), braços robóticos depositam com precisão tiras de fibra de carbono ou fibra de vidro para produzir pás de rotor mais leves e resistentes. Sistemas robóticos especiais processam a raiz da pá (serrar, fresar, furar) e reduzem os tempos de ciclo em até 50% em comparação com máquinas convencionais.

Energia solar: Empresas como a Charge Robotics e a Terabase estão desenvolvendo "fábricas" móveis que pré-montam e instalam automaticamente seções inteiras de módulos solares diretamente nos canteiros de obras de usinas solares, podendo dobrar a produtividade. O robô "Maximo" da AES utiliza inteligência artificial, LiDAR e visão computacional para automatizar o levantamento e a montagem de painéis solares, reduzindo tempo e custos em até 50%. O sistema Hyperflex da Comau é uma fábrica móvel instalada em um semirreboque que monta e instala rastreadores solares diretamente no local.

Modernização da indústria pesada: construção naval e aeroespacial

Construção naval: Este setor, tradicionalmente pouco automatizado, está começando a utilizar robôs móveis de grande porte. O MR4Weld, desenvolvido pela Comau em colaboração com o estaleiro Fincantieri, é um robô de soldagem móvel e autônomo capaz de navegar pelo ambiente não estruturado de um estaleiro para realizar trabalhos de soldagem em grandes seções do casco. Isso traz mais flexibilidade e eficiência à montagem de estruturas de aço maciças.

Aeroespacial: Neste setor, robôs de alta precisão e grande porte são utilizados para perfurar, rebitar e unir componentes de aeronaves de grande porte, como asas e partes da fuselagem, onde são exigidas a máxima precisão e repetibilidade.

Fechando o ciclo: O papel na economia circular

Os objetivos de sustentabilidade e os regulamentos da UE estão impulsionando a necessidade de reciclagem e reprocessamento eficientes de produtos complexos.

Desmontagem automatizada: Robôs de alta capacidade são ideais para desmontar produtos grandes e pesados.

Baterias de veículos elétricos: Devido ao seu peso elevado e aos potenciais riscos (elétricos e químicos), a desmontagem assistida por robôs das baterias de veículos elétricos é um fator crucial para a reciclagem segura e econômica. Projetos de pesquisa estão desenvolvendo células robóticas que separam automaticamente os módulos e as células das baterias.

Grandes componentes eletrônicos e motores: O Instituto Fraunhofer está trabalhando em sistemas robóticos que utilizam inteligência artificial e visão computacional para desmontar automaticamente computadores, máquinas de lavar e motores elétricos, a fim de recuperar materiais valiosos como cobre e ímãs de terras raras. Este é um passo importante para o estabelecimento da "mineração urbana".

Esses novos campos de aplicação compartilham uma característica comum: eles deslocam o robô do ambiente altamente estruturado e previsível de uma fábrica para um "campo" dinâmico, não estruturado e, muitas vezes, hostil. Essa mudança de ambiente é o principal motor dos desenvolvimentos tecnológicos em IA, tecnologia de sensores e mecatrônica. O desafio técnico passa de otimizar movimentos repetitivos para gerenciar a incerteza. O sucesso futuro dependerá menos de melhorias incrementais em velocidade ou precisão e mais de avanços na percepção ambiental, navegação autônoma e planejamento adaptativo de tarefas.

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A fronteira da colaboração: interação segura entre humanos e robôs com cargas úteis elevadas.

Uma tendência emergente e aparentemente contraditória é a aplicação de princípios colaborativos a robôs capazes de exercer forças potencialmente letais. Esse desenvolvimento está transformando robôs de grande porte, de máquinas isoladas, em poderosos membros de equipe.

Para além da gaiola: O espectro da colaboração

O conceito tradicional de segurança, que consiste em operar robôs pesados ​​dentro de recintos de segurança, é ineficiente e cria uma separação rígida entre as tarefas humanas e as da máquina. A colaboração humano-robô (CHR) moderna, no entanto, não é um conceito único, mas um espectro que varia da simples coexistência (o robô para quando uma pessoa entra em sua área de trabalho) à colaboração estreita (humano e robô trabalham simultaneamente na mesma peça).

A principal vantagem dessa abordagem é que, ao contrário dos cobots leves tradicionais, os robôs industriais colaborativos não estão sujeitos a limitações quanto à carga útil, velocidade ou precisão. Dessa forma, eles oferecem o melhor dos dois mundos: o desempenho de um robô industrial e a flexibilidade de uma aplicação colaborativa.

Tecnologias-chave para MRK de serviço pesado seguro

A colaboração segura entre humanos e robôs de grande porte é possível graças a uma combinação de sensores avançados e funções de controle inteligentes.

Sensores de segurança avançados: A base da colaboração segura entre humanos e robôs (HRC) é a capacidade do sistema de detectar a presença e as intenções humanas. Isso é alcançado por meio de scanners a laser com certificação de segurança, câmeras 3D e até mesmo pisos sensíveis à pressão que criam campos de proteção dinâmicos e multicamadas ao redor do robô.

Monitoramento de velocidade e separação (SSM): Este é um método colaborativo fundamental em que a velocidade do robô é inversamente proporcional à sua distância do humano. À medida que uma pessoa se aproxima, o robô diminui a velocidade. Se a pessoa se aproximar demais, o robô para em um ponto de parada seguro e monitorado. Isso possibilita uma interação suave e eficiente sem barreiras físicas.

Limitação de potência e força (PFL): Embora desafiador devido à alta inércia de robôs de grande porte, sistemas de controle avançados e sensores de torque em cada junta permitem que até mesmo robôs grandes operem em modo de força limitada para determinadas tarefas. Eles param imediatamente ao contato inesperado. Essa função é frequentemente usada para guiar ou transferir objetos.

Padronização e avaliação de riscos: A implementação de aplicações seguras de colaboração humano-robô (HRC) é regulamentada por normas como a EN ISO 10218 e a especificação técnica ISO/TS 15066. Um requisito fundamental é sempre uma avaliação cuidadosa dos riscos de toda a aplicação – ou seja, robô, garra, peça de trabalho e ambiente. Mesmo um robô inerentemente seguro pode manusear uma ferramenta perigosa.

Esses avanços estão levando a uma redefinição do termo "cobot". Tradicionalmente, esse termo era sinônimo de braços robóticos pequenos, leves e inerentemente seguros. A integração da funcionalidade colaborativa em robôs industriais de grande porte está rompendo com esse paradigma. "Colaborativo" está evoluindo de um substantivo (um tipo de robô, "um cobot") para um adjetivo ou um conjunto de funções ("uma aplicação de robô colaborativo"). O futuro não reside na escolha binária entre um "cobot" e um "robô industrial", mas na seleção de um robô industrial com a capacidade de carga e o desempenho adequados, que seja então equipado com os recursos de segurança colaborativa necessários para a aplicação específica. Isso expande drasticamente o potencial da colaboração humano-robô (CHR) para áreas anteriormente inacessíveis à cooperação estreita entre humanos e máquinas, como montagem de grande porte ou logística.

A RaaS explica: Como as empresas podem reduzir as barreiras de entrada para robôs.

O mercado de robôs para aplicações pesadas está preparado para um crescimento sustentado, impulsionado pela inovação tecnológica e pela expansão para novos setores. No entanto, a implementação bem-sucedida exige que as empresas tomem decisões estratégicas que vão além da mera avaliação da tecnologia.

Tamanho do mercado e previsões de crescimento

O mercado global de robótica industrial é um setor significativo e em crescimento. As previsões de tamanho de mercado variam dependendo do escopo e da metodologia da análise, mas consistentemente mostram uma tendência positiva.

• Uma análise prevê um crescimento de US$ 33,9 bilhões em 2024 para US$ 60,5 bilhões em 2030, o que corresponde a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 9,9%.
• Outro estudo prevê um crescimento de US$ 16,9 bilhões (2024) para US$ 29,4 bilhões em 2029 (CAGR de 11,7%).
• Uma terceira previsão aponta para um crescimento de US$ 19,9 bilhões (2024) para US$ 55,5 bilhões em 2032 (CAGR de 14,2%).

O mercado específico para "Plataformas de Robôs para Serviço Pesado" foi estimado em US$ 333,5 milhões para 2024, com uma previsão de US$ 446,0 milhões para 2030 (CAGR de 5,0%). A discrepância com os números gerais ilustra que os robôs para serviço pesado representam um segmento de alto valor agregado, porém menor que a média do mercado total.

Segundo a Federação Internacional de Robótica (IFR), o estoque global de robôs industriais em operação atingiu um recorde de 4,28 milhões de unidades em 2023, representando um aumento de 10% em relação ao ano anterior. Embora tenha ocorrido uma contração temporária do mercado em 2024, a tendência de crescimento a longo prazo deverá ser retomada a partir de 2025. A Ásia, particularmente a China, continua sendo o maior e mais dinâmico mercado, respondendo por 70% das novas instalações.

Principais fatores de crescimento e obstáculos

Fatores de crescimento:

• Escassez de mão de obra qualificada e mudanças demográficas: em muitos países industrializados, a falta de trabalhadores qualificados está impulsionando a automação de tarefas fisicamente exigentes e repetitivas.
• Indústria 4.0 e Manufatura Inteligente: A interconexão e a digitalização da produção exigem robôs inteligentes e flexíveis como componentes centrais.
• Desenvolvimento de novos setores: O crescimento é cada vez mais impulsionado pela entrada em setores fora do automotivo, como logística, construção e energias renováveis.
• Sustentabilidade e relocalização da produção: os robôs melhoram a eficiência dos materiais, reduzem o desperdício e possibilitam a produção economicamente viável no próprio país.

Obstáculos:

• Altos investimentos iniciais: Os custos do robô, sua integração e os periféricos necessários representam um obstáculo significativo, especialmente para pequenas e médias empresas (PMEs).
• Complexidade de integração: Apesar de interfaces mais amigáveis, integrar robôs em sistemas legados existentes e garantir a interoperabilidade ainda pode ser um desafio.

Imperativos estratégicos para a implementação

Para empresas que consideram o uso de robôs de grande porte, as seguintes considerações estratégicas são cruciais:

• Mudando o foco dos investimentos de capital (Capex) para o Custo Total de Propriedade (TCO) e o Retorno sobre o Investimento (ROI): As decisões de investimento não devem se basear apenas no preço de compra. Uma análise holística do custo total de propriedade (TCO) – incluindo consumo de energia, manutenção e disponibilidade – bem como o retorno sobre o investimento (ROI) – impulsionado por maior produtividade, melhor qualidade e custos de mão de obra reduzidos – é essencial.
• Utilizando novos modelos de negócios: Modelos como Robótica como Serviço (RaaS) reduzem a barreira de investimento inicial, permitindo que as empresas aluguem recursos robóticos como uma despesa operacional, em vez de fazer um investimento de capital.
• Investir no desenvolvimento de pessoal: Simplificar a programação não elimina a necessidade de funcionários qualificados. Em vez disso, transfere as habilidades necessárias da programação pura de código para tarefas de nível superior, como otimização de processos, monitoramento de sistemas e manutenção. As empresas devem investir no treinamento contínuo de sua força de trabalho para gerenciar e colaborar efetivamente com essas máquinas inteligentes.
• Priorizando software e ecossistemas: Ao selecionar um robô, a plataforma de software do fabricante, sua facilidade de uso e a abrangência de seu ecossistema de parceiros devem ser critérios essenciais. Um ecossistema robusto proporciona acesso a soluções pré-integradas e protege o investimento contra mudanças nas necessidades futuras.

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