Cobots instalam abraçadeiras

RULA ajuda a identificar os fatores de risco associados a altas cargas posturais. Ilustração cortesia do Tecnológico de Monterrey

O JSI complementa o RULA, considerando fatores adicionais como tempo e velocidade. Pode prever se os trabalhadores desenvolverão lesões devido a movimentos repetitivos dos membros superiores. Ilustração cortesia do Tecnológico de Monterrey

Entre outras variáveis, o RULA mede o ângulo das posições dos braços durante uma tarefa de montagem. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

Os pesquisadores projetaram uma estação de trabalho com um cobot na parte traseira da placa de montagem. Esta disposição elimina o risco de colisão entre o trabalhador e o cobot. Também permite a conclusão de duas pranchas simultaneamente. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

O chicote de fios experimental dos pesquisadores exigia a instalação de quatro abraçadeiras em cantos opostos. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

Um montador carrega uma placa de montagem de chicote na estação de trabalho. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

Um cobot instala uma abraçadeira em um chicote. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

Para uma aplicação no mundo real, os engenheiros precisarão desenvolver um efetor final especializado para a instalação de abraçadeiras. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

As pontuações RULA e JSI mostram que o processo colaborativo humano-robô é mais ergonômico do que puramente manual. Foto cortesia do Tecnológico de Monterrey

Segundo algumas estimativas, 90% das tarefas de montagem de chicotes são feitas manualmente. Como resultado, os montadores de arneses correm o risco de problemas de saúde ocupacional devido à repetitividade e posturas inadequadas. Melhorar esses processos é, portanto, fundamental tanto para a produtividade quanto para a ergonomia.

Os robôs colaborativos têm o potencial de aumentar radicalmente a produtividade, melhorar a ergonomia e reduzir custos. É concebível que os cobots possam ser usados ​​para encaminhar fios, inserir fios, prender fios ou instalar braçadeiras de cabos.

Até o momento, no entanto, poucos estudos analisaram a aplicação de cobots no processo de montagem de chicotes. Um estudo, por exemplo, demonstrou que um cobot poderia automatizar com eficácia o processo de fixação de fios em uma placa de chicote. Outro estudo mostrou que os cobots poderiam montar conectores elétricos com sucesso.

Por outro lado, a montagem de chicotes apresenta desafios para a automação. Num estudo de laboratório, o arnês nunca muda, pelo que o cobot só precisa de ser programado uma vez. Numa oficina de chicotes de alta gama, o cobot teria de ser reprogramado constantemente, o que prejudicaria os ganhos de produtividade. As próprias peças representam outro desafio. Os robôs normalmente têm dificuldade em manusear objetos flexíveis, como fios e cabos, que se movem de maneira imprevisível. Como resultado, a maioria das tentativas de automação concentra-se em tarefas, como a aplicação de fita, nas quais o arnês é fixado no lugar.

Nosso estudo examina a possibilidade de usar um cobot guiado por visão para instalar abraçadeiras em um chicote de fios. O trabalho foi realizado em colaboração com um pequeno fabricante mexicano especializado na produção de chicotes elétricos, automotivos e industriais. Em entrevista, a gerente de produção da empresa identificou a colocação de abraçadeiras como o processo que mais gera problemas ergonômicos para sua força de trabalho. Perguntámo-nos se um cobot poderia aliviar esse fardo. A adição de visão mecânica à aplicação poderia, em teoria, resolver o problema de ter que reprogramar o cobot para trabalhar em diferentes chicotes.

Nosso estudo utiliza duas metodologias para avaliar a ergonomia de uma tarefa de montagem de arnês: a Avaliação Rápida dos Membros Superiores (RULA) e o Índice de Tensão no Trabalho (JSI). RULA é um método robusto de avaliação ergonômica. Mede todos os ângulos dos membros superiores do corpo e considera outros fatores, como atividade muscular e forças aplicadas. O JSI complementa o RULA, considerando fatores adicionais como tempo e velocidade. Além disso, o JSI pode prever se os trabalhadores desenvolverão lesões devido a movimentos repetitivos dos membros superiores.

RULA ajuda a identificar os fatores de risco associados a altas cargas posturais. Também reconhece problemas ergonômicos devido à carga postural excessiva nos membros superiores de um trabalhador. O RULA fornece uma pontuação que determina se as posturas de trabalho são aceitáveis ​​ou requerem alterações, ou mesmo uma reformulação completa da tarefa.