Programação de cobots

O que está incluso no serviço de programação de cobots

Escrevemos os programas de controle e configuramos robôs manipuladores colaborativos no seu equipamento, sem fornecer nem fabricar os manipuladores. Levantamos a geometria da área de trabalho, descrevemos pontos e trajetórias, definimos a lógica de preensão, a troca de sinais com o CLP e os periféricos, tratamos os cenários de parada e de retorno à posição inicial. Calibramos a ferramenta (TCP) e o sistema de coordenadas da peça para que a repetibilidade fique dentro das tolerâncias de catálogo do manipulador. Se a célula corta, solda, imprime ou movimenta peças, quem faz isso fisicamente é o seu equipamento, e a nossa área de responsabilidade é o programa, os parâmetros de movimento e a integração com a linha. Na saída você recebe um ciclo depurado, a documentação de pontos e sinais e instruções para os operadores.

Como funciona o processo e a tecnologia

A programação de cobots se constrói em torno da cinemática do manipulador: definimos posições em coordenadas cartesianas e de juntas, e o planejador calcula a trajetória entre elas controlando velocidade, aceleração e zonas de singularidade. Os movimentos definimos com primitivas de deslocamento linear, circular e articulado, atrelando-as ao sistema de coordenadas da peça, e não às coordenadas absolutas do piso, para que o reposicionamento do dispositivo não quebre o programa. As entradas e saídas sincronizam o robô com grampos, esteira e sensores: um sinal de pronto inicia o ciclo, e o retorno confirma a preensão e a posição. Para o trabalho conjunto com pessoas configuramos limites de força, potência e velocidade, zonas de desaceleração e de parada segura. Antes da entrega o ciclo é rodado em velocidade reduzida e depois levado ao ritmo de trabalho com medição da repetibilidade.

História do surgimento de robôs e cobots

A robótica industrial conta a partir do Unimate: George Devol depositou a patente de transferência programável de peças em 1954 e a obteve em 13 de junho de 1961, e o primeiro manipulador entrou na linha da General Motors em Nova Jersey em 1961. Devol, junto com Joseph Engelberger, fundou a primeira empresa de robótica do mundo, a Unimation; o Unimate hidráulico tinha cinco graus de liberdade e tirava das pessoas o trabalho perigoso com peças fundidas em brasa e com solda. A ideia do robô colaborativo amadureceu depois: a Universal Robots foi fundada em Odense (Dinamarca) em 2005 por Esben Østergaard, Kasper Støy e Kristian Kassow. Em dezembro de 2008 a dinamarquesa Linatex comprou um manipulador UR5 e o instalou sem proteção física ao lado de funcionários — isso é considerado a primeira aplicação comercial de um cobot. Assim, em meio século, o manipulador foi de máquina isolada numa jaula a dispositivo que trabalha lado a lado com o humano.

Por que a parte de software e de precisão é crítica

O manipulador por si só apenas mantém a repetibilidade de catálogo, mas se ele acerta o ponto certo da peça é a calibração da ferramenta e do sistema de coordenadas da peça que determina. Um erro na definição do TCP ou do zero-peça na ordem de frações de milímetro, num braço longo, vira um desvio visível do cordão, do corte ou do ponto de montagem. A trajetória importa tanto quanto as coordenadas: solavancos de velocidade e aceleração geram vibração, desgaste e refugo nas bordas da peça, por isso o perfil de movimento é calculado, e não definido a olho. Ao lado de pessoas, a parte de software também responde pela segurança — limites de força e velocidade, zonas de desaceleração e reação ao toque são embutidos no programa e verificados por medições. Por isso, na programação de cobots, o resultado na peça é determinado não pelo próprio manipulador, mas pela correção da configuração e pela precisão das trajetórias.

Em quais linguagens e ferramentas trabalhamos

Para a plataforma Universal Robots escrevemos em URScript — isso permite controlar movimento, entradas/saídas e lógica de forma mais fina do que pela interface visual do teach pendant. Para células flexíveis com visão computacional e planejamento complexo usamos ROS2 como ambiente de integração e MoveIt para cálculo de trajetórias, verificação de colisões e desvio de obstáculos. Em manipuladores industriais ABB trabalhamos em RAPID, em equipamentos KUKA — em KRL, descrevendo pontos, ferramentas, sistemas de coordenadas e a troca de sinais com o equipamento da linha. O stack é escolhido conforme a marca do seu manipulador e a tarefa, e não o contrário: num único UR basta o URScript, num parque heterogêneo se justifica a camada ROS2 e MoveIt. Em todos os casos o resultado é o mesmo — programa e configuração para o seu equipamento, sem fornecimento dos próprios robôs da nossa parte.

Quando surgiram as principais linguagens e padrões

A linguagem RAPID a ABB introduziu em 1994 junto com o controlador S4, e ela continua sendo a principal para os manipuladores ABB. A KUKA apresentou a linguagem KRL em 1996 com o surgimento do controlador baseado em PC KRC1. O ambiente robótico ROS apareceu publicamente pela primeira vez em 7 de novembro de 2007 na Willow Garage, fundada em 2006; o pacote de planejamento MoveIt foi apresentado em 2012, e o primeiro release estável do ROS2 (Ardent Apalone) saiu em 8 de dezembro de 2017. Em paralelo se formava a base normativa de segurança: o padrão básico para robôs industriais ISO 10218 foi publicado em 2011, e a especificação específica para robôs colaborativos ISO/TS 15066 — em fevereiro de 2016. Esses documentos definem os limites de força e velocidade nos quais nos apoiamos ao configurar o trabalho conjunto.

Por que dá para confiar isso a nós

A experiência somada da nossa equipe de desenvolvimento em TI ultrapassa 45 anos, e abordamos os manipuladores como uma tarefa de engenharia, e não como a configuração de uma caixa pelo manual. Primeiro analisamos a cinemática, o ferramental e o esquema de sinais da sua linha, depois escrevemos e depuramos o ciclo, registrando pontos, coordenadas e parâmetros de movimento numa documentação legível sem a nossa presença. Cada ciclo é verificado antes da partida de verdade: rodagem em velocidade reduzida, medição da repetibilidade, controle de forças e zonas de parada onde houver pessoas por perto. Delimitamos com honestidade as áreas de responsabilidade — quem corta, solda, imprime e movimenta as peças é o seu equipamento, e nós respondemos pelo programa e pela configuração. Essa abordagem à programação de cobots dá um resultado previsível na sua peça e deixa para você um programa transparente e sustentável.