O robô apresenta a peça de trabalho em uma posição ergonômica para permitir uma fácil inspeção. Crédito:Fraunhofer HHI
Os robôs estão sendo implantados em cada vez mais situações, muitos dos quais envolvem colaboração entre humanos e robôs - por exemplo, aliviar os humanos de tarefas onerosas no local de trabalho. Os desafios são como integrar o robô ao ambiente de trabalho e como operá-lo. Em um projeto conjunto com a Volkswagen AG, o Instituto Fraunhofer de Telecomunicações, Instituto Heinrich Hertz, HHI, irá demonstrar as vantagens que o uso da colaboração humano-robô (HRC) pode trazer para a inspeção de costuras de soldagem na indústria automotiva.
Costuras de soldagem perfeitas são um critério de qualidade crítico na engenharia automotiva. No futuro, as soldas serão inspecionadas por uma equipe humano-robô, com cada um contribuindo com suas habilidades e conhecimentos específicos. Controlado por gestos e comandos de voz, o robô irá segurar e manobrar os componentes específicos para a posição, enquanto o funcionário marca e registra quaisquer defeitos na qualidade da solda.
O projeto de pesquisa conjunto EASY COHMO (Sistemas de Assistência Ergonômica para Operação Homem-Máquina sem Contato) baseia-se na experiência de muitos anos que Fraunhofer HHI acumulou nas áreas de captura 3-D, Processamento de informações 3-D e visualização 3-D. Este sistema para a inspeção visual de costuras de solda em componentes-chave na produção automotiva oferece um grande exemplo de como o HRC pode funcionar na indústria. Nos próximos anos, esta tecnologia fornecerá assistência concreta aos procedimentos de inspeção na Volkswagen.
Da inspeção manual aos padrões da Indústria 4.0
O processo de inspeção permaneceu inalterado por décadas. Em primeiro lugar, cada componente deve ser fixado manualmente em um posicionador rotativo para que possa ser inspecionado de todos os ângulos. Inevitavelmente, isso envolve o funcionário tendo que assumir posições não ergonômicas, o que pode levar a lesões por esforços repetitivos. Além disso, apenas um curto período de tempo é reservado para este procedimento complexo, o que pode ter um impacto negativo na qualidade da inspeção.
Uma interface de usuário aumentada baseada em gestos de mão é projetada no componente e na bancada, onde serve para controlar o robô e o procedimento de inspeção. Crédito:Fraunhofer HHI
Atualmente, os funcionários são livres para conduzir a inspeção de sua própria maneira. Isso inevitavelmente resulta em um procedimento não padronizado que torna mais difícil reconhecer defeitos sistemáticos com base nas observações de diferentes inspetores. Além disso, tais defeitos geralmente não são registrados ou precisam ser laboriosamente inseridos em um sistema separado por meio de um teclado e mouse.
No futuro, este processo de inspeção será interativo, com robôs usados para segurar componentes pesados e manobrá-los para uma posição em que os funcionários possam inspecioná-los de maneira ergonômica. Esses robôs terão pelo menos seis eixos e, portanto, serão capazes de se mover, gire e incline um componente em todas as direções possíveis. O robô removerá automaticamente um componente da linha e o apresentará para inspeção. O funcionário irá interagir com o robô por meio de gestos explícitos e implícitos, direcionando assim o componente para a posição desejada. Os funcionários podem concentrar sua atenção na identificação de defeitos e, como resultado, negligenciará menos defeitos.
Controle multimodal
O middleware desenvolvido pela Fraunhofer HHI coordena os vários sensores que servem para capturar a situação geral de trabalho. Com base na posição e nos gestos do funcionário, o software calcula o movimento necessário do braço robótico. Isso também garante a segurança do usuário. Por exemplo, sempre que o funcionário deixar de olhar diretamente para o componente, o software para o braço robótico por precaução.
"O robô também pode ser configurado para responder a instruções personalizadas, "explica Paul Chojecki, gerente de projetos da Fraunhofer HHI. "Nossa nova interface de percepção é capaz de processar os gestos e comandos de voz individuais de um usuário. Isso significa que o sistema pode ser personalizado rapidamente para os requisitos específicos de uma estação de trabalho."
Gestos são usados para marcar, categorizar e confirmar defeitos no componente. Por meio de rastreamento preciso de objetos e aumento baseado em projetor, os funcionários recebem uma interface diretamente no componente, em sua área de trabalho. Isso oferece uma maneira eficiente e intuitiva de gerar um registro digital 3D de quaisquer defeitos nas costuras de soldagem. Por contraste, o procedimento de inspeção atual carece de qualquer registro sistemático de defeitos, porque há muito pouca troca de informações formalizada entre os diferentes funcionários. Com o novo procedimento, quaisquer defeitos podem ser imediatamente inseridos no sistema e então avaliados estatisticamente. Isso significa que os defeitos sistemáticos são identificados mais rapidamente e, portanto, podem ser eliminados na fase de soldagem.
A posição dos defeitos de costura de solda identificados pelo usuário pode ser determinada por uma combinação de rastreamento de dedo e rastreamento de costura 3D, e precisamente documentado. Crédito:Fraunhofer HHI
Extensível a todas as estações de trabalho de robôs humanos
O sistema apresenta um grande número de sensores combinados com controles multimodais baseados em um middleware aprimorado, juntamente com instruções de operação personalizadas e aprendizado de máquina. É uma abordagem que pode muito bem trazer o avanço para novas aplicações HRC - e também expandir o escopo para colaboração e interação entre humanos e robôs. Outras áreas de uso incluem fresadoras, por exemplo, ou assistentes robóticos interativos em ambientes não industriais, por exemplo, nos setores de saúde ou serviços.
