Simulação Robotizada

O valor agregado de simular uma aplicação na fase do pré-projeto  

A aquisição de um robô para automatizar um processo parece tarefa simples na visão de algumas empresas. É comum empresas procurarem um integrador com o intuito de projetar uma solução para um robô já existente, ou seja, comprado antes do estudo e desenvolvimento da aplicação.

É muito importante avaliar vários robôs juntamente com o pré-projeto da solução. Dados como capacidade de carga (Payload), workspace, produtividade e tempos são informações que somente o pré-projeto e a simulação podem fornecer.

É nesse período que um bom integrador de sistemas como a SNEF se torna fundamental. Nossa equipe é capacitada para simular na plataforma de vários fabricantes de robôs, garantindo confiança no pré-projeto da aplicação.

 

Workplace e Detecção de Colisões

Workspace é a ilustração de todos os pontos que o robô pode alcançar. A simulação proporciona o benefício de saber se há colisões, se todos os pontos predefinidos serão alcançados, se será necessário configurar zonas de segurança entre os robôs, entre outras possibilidades.

As melhores plataformas possuem o recurso de importar a mecânica projetada em softwares  CAD, como SolidWorks, na simulação. É uma ferramenta poderosa, pois torna a simulação mais lúdica ao cliente, possibilita validar o pré-projeto, validar vários tipos, modelos e tamanhos de robôs e detectar colisões. Após posicionar a mecânica e os robôs, é muito importante verificar dois  pontos:

1. Se os workspaces dos robôs possuem espaços em comum (colisão).

2. Se os wokspaces colidem com as partes mecânicas da célula robotizada.

Aplicação com colisão de Workspace entre robôs – Exige mais critério nos movimentos ou programação de limites para os robôs

Figura 1 - Aplicação com colisão de workspace entre robôs – Exige mais critério nos movimentos ou programação de limites para os robôs



Aplicação sem colisão de Workspace entre robôs, mas com colisão entre robô e mecânica – Mais liberdade para os movimentos

Figura 2 - Aplicação sem colisão de workspace entre robôs, mas com colisão entre robô e mecânica – Maior liberdade para os movimentos

 

Durante a simulação dos movimentos, as melhores plataformas têm condições de identificar e apontar colisões do robô com a mecânica da célula e até mesmo com outro robô. Algumas delas contemplam até mesmo a garra que, na maioria das vezes, é um sólido desenvolvido no próprio integrador.

 

Simulação acusando colisão do antebraço do robô com a estrutura mecânica

Figura 3 - Simulação acusando colisão do antebraço do robô com a estrutura mecânica
 
 

Alcance e Payload

Mesmo avaliando o workspace, é comum acontecer do robô não alcançar o ponto desejado, seja por não conseguir cumprir a rota desejada ou aproximação, pelo comprimento da garra, por singularidade (alinhamento de eixos específicos – robô não consegue sair dessa condição sem intervenção) ou qualquer outro motivo.

Também pode ocorrer um desarme por sobrecorrente ou por exceder o limite de torque. Este item está diretamente ligado ao peso que está anexado a flange do robô, ou seja, garra + produto.

São condições que, se descobertas durante o try-out, podem significar erro na especificação do robô, drástica redução na velocidade dos movimentos e consequentemente perda de produtividade, além de desgaste precoce dos eixos, correias, etc. Tudo isso gera perda de tempo e dinheiro, além de, no pior dos casos, inviabilizar um projeto que já está em andamento.

Ambas as situações podem ser previstas durante a simulação de uma forma bem simples. As melhores plataformas possuem gráfico de inércia para avaliar payload.

Simulação acusando que o robô não alcançará o ponto desejado

Figura 4 - Simulação acusando que o robô não alcançará o ponto desejado



Simulação – durante testes de alcance

Figura 5 - Simulação durante testes de alcance
 
 

 Análise de Payload – gráfico de inércia dos eixos 5 e 6 de um robô polar

Figura 6 - Análise de Payload: gráfico de inércia dos eixos 5 e 6 de um robô polar
 
 

Templo de Ciclo e Performance Máxima

A produtividade é o principal objetivo a ser alcançado. Para isso:

1. Quantos robôs serão necessários?

2. Qual a eficiência que dispositivos auxiliares (geradores de vácuo, garras, eixos elétricos, esteiras de transferência) deverão ter?

3. Os dispositivos auxiliares impactarão negativamente a produtividade do robô?

4. Eliminando todas as interferências, qual produtividade máxima o robô pode atingir?

São questões muito importantes e muitas delas podem ser respondidas com a simulação.

 

Simulação, medição de tempos de ciclo e produtividade máxima sem interferências externas.

Figura 7 - Simulação, medição de tempos de ciclo e produtividade máxima sem interferências externas
 
 
 
 
Simulação, medição de tempos de ciclo e produtividade máxima com interferências externas.
 
Figura 8 - Simulação, medição de tempos de ciclo e produtividade máxima com interferências externas.
 
 
 
 
Simulação e medição de tempos de ciclo – Projeto com robô já existente no cliente
 
Figura 9 - Simulação e medição de tempos de ciclo – Projeto com robô já existente no cliente
 
 
 
 
Simulação central de paletização e medição de tempos de ciclo.
 
Figura 10 - Simulação central de paletização e medição de tempos de ciclo.

 

 

Versão Beta do Software da Aplicação

A simulação requer que o robotista estruture um programa para simular o ciclo. Esse desenvolvimento é um grande benefício, pois acaba se tornando a versão beta do software da aplicação. Nesta etapa muitos desafios são descobertos como, por exemplo, estratégia de manipulação, comunicação entre os equipamentos (sinais trocados via rede), validação da quantidade de robôs, pontos específicos na lógica que requerem mais critério e análise, entre outros. Mas também há diversos benefícios, alguns muito importantes, como uma visão clara dos parâmetros, validação de cálculos, parâmetros iniciais de velocidades, aceleração, desaceleração, entre outros.

 

 Desafios

Como visto, o bom entendimento do processo de produção, a especificação correta dos robôs, análise prévia de payload, simulação do ciclo e análise dos dados são essenciais para o sucesso da automatização de um processo.

A expertise do integrador é item fundamental no desenvolvimento da tecnologia necessária para extrair o máximo da célula robotizada. É uma tarefa complexa, porém a SNEF possui corpo técnico capacitado para desenvolver células robotizadas robustas, dispositivos e processos sob medida para a automação dos mais variados processos de produção, garantindo eficácia, qualidade, padronização e produtividade.

 

Quer saber mais sobre soluções para indústria? Acesse: https://www.snef.com.br/br/industria