Contextualização

A Robótica de Manufatura é a parte da robótica que se concentra em aplicar robôs automatizados para aplicações industriais como soldagem, pintura, montagem, picking, embalagem, transporte, práticas de laboratório, cirurgias e muitas outras atividades. Muitas das tarefas que esses robôs realizam são monótonas, sujas e perigosas. Os robôs industriais aumentam a eficiência, segurança, qualidade, competitividade e economia no processo de fabricação.

A robótica de manufatura tem causado uma revolução na indústria de manufatura. Tradicionalmente, robôs eram usados apenas para tarefas repetitivas em linhas de produção. No entanto, o papel dos robôs industriais hoje vai muito além disso, eles agora são usados para uma variedade de tarefas, incluindo produção, manutenção, inspeção e até controle de qualidade. A integração bem-sucedida de robôs no processo de fabricação não só aumentou a eficiência das operações, mas também melhorou a segurança do ambiente de trabalho. Os robôs também podem ser usados para trabalhar em ambientes que seriam perigosos ou inacessíveis para os humanos, como em condições extremas de calor, frio ou radiação.

Introdução

A robótica de manufatura é uma disciplina multidisciplinar que combina campos de estudo como a mecânica, eletrônica, informática e engenharia de controle. Nesse sentido, os robôs industriais se baseiam numa fusão do conhecimento de várias disciplinas. São máquinas altamente sofisticadas e programáveis, que podem ser programadas para realizar uma variedade de tarefas. Esta disciplina, devido à sua natureza translacional, é crucial para a formação de engenheiros mecânicos, elétricos, automação e outros, pois prepara estes estudantes para resolver problemas reais na indústria de manufatura.

Outro aspeto importante a considerar é a presença cada vez maior de Inteligência Artificial (IA) na robótica de manufatura. Isto abriu a porta para o desenvolvimento de robôs que podem aprender e evoluir com o tempo, aumentando ainda mais a eficiência e flexibilidade dos processos de fabricação.

Material Recomendado

Para complementar este estudo, é importante que os alunos se aprofundem no tema através de materiais didáticos extraclasse. Sugiro a leitura dos seguintes materiais:

1. Livro "Introduction to Robotics: Mechanics and Control" de John Craig.
2. Artigo: Agvashish, L., & Singh, N. (2012). An Overview of Industrial Robotic Applications and Safety Considerations in Manufacturing. International Journal of Manufacturing Technology, 3(2/3), 81-96.
3. Documentário: Rise of the Robots (2013) - Disponível online.
4. Documentário: Robotic-Series on Discovery Channel - Disponível online.
5. Visita Virtual: Inspeção na Robotic Technology Park - Disponível online.

Atividade Prática

Design e Implementação de uma Linha de Produção Robótica Simples

Objetivo do Projeto

A atividade proposta visa conceber uma linha de produção robótica simples, utilizando materiais de fácil acesso e um robô simulado. A ideia é que os alunos possam experimentar em primeira mão alguns dos principais conceitos de robótica de manufatura, incluindo automação de processos, design de sistemas e programação de robôs.

Materiais necessários

Para realizar esta atividade será necessário:

• Software de simulação robótica (Recomendado: V-REP ou ROS)
• Computadores para programação e execução da simulação
• Materiais para criação do relatório

Descrição detalhada do Projeto

Os alunos devem trabalhar em grupos de 3 a 5 membros. De acordo com a proposta do projeto, uma linha de produção robótica simples será projetada e as tarefas têm que ser distribuídas entre os diferentes robôs.

A linha de produção de exemplo pode ser algo simples como uma linha de montagem de brinquedos, onde diferentes partes precisam ser montadas conjuntamente para se obter produto final. Para simplificar a dinâmica da linha de produção propõe-se o uso de blocos de cores diferentes, que devem ser montados respeitando certas regras.

Os alunos deverão projetar a linha de produção, escolher os robôs mais adequados para cada tarefa, programar os robôs para que eles realizem as tarefas designadas e coordenar sua atuação de modo a obter um fluxo de trabalho eficiente.

Passo a passo detalhado da atividade

1. Concepção da Linha de Produção – O grupo deve conceber uma linha de produção imaginária feita de blocos de cores. Deve-se delinear como os blocos serão movidos e montados, e o que cada robô precisa fazer.
2. Design dos Robôs – Em seguida, os alunos devem projetar e selecionar os robôs adequados para cada tarefa individual no software de simulação.
3. Programação dos Robôs – Uma vez que os robôs estejam projetados, os alunos devem programá-los para realizar as tarefas necessárias. Esta parte deve incluir a programação individual dos robôs e a coordenação de suas ações.
4. Testes e Ajustes – Os alunos então realizam uma simulação da linha de produção e fazem quaisquer ajustes necessários para que os robôs funcionem de forma eficiente.
5. Documentação e Relatório Escrito – Os alunos deverão documentar todo o processo do projeto, descrevendo cada passo, as decisões tomadas, os desafios encontrados e como foram resolvidos, e os resultados da simulação. O relatório também deve conter uma discussão sobre como a experiência se relaciona com os conceitos teóricos de robótica de manufatura e o que os alunos aprenderam.
6. Apresentação Final – Finalmente, os grupos deverão fazer uma apresentação da linha de produção virtual para a classe, demonstrando sua simulação, explicando as decisões que tomaram e discutindo o que aprenderam.

Os alunos deverão levar cerca de 5 a 10 horas cada um para concluírem este projeto. O prazo para a entrega do projeto final, incluindo a documentação escrita e a apresentação, será de um mês a partir da data de atribuição do projeto.

A documentação escrita a ser entregue pelos alunos após a conclusão do projeto deve contar com os seguintes pontos:

1. Introdução: O aluno deve contextualizar o tema, sua relevância e aplicação no mundo real e também o objetivo deste projeto.
2. Desenvolvimento: O aluno deve explicar a atividade em detalhes, indicar a metodologia utilizada e por fim apresentar e discutir resultados obtidos.
3. Conclusões: O aluno deve concluir o trabalho retomando seus pontos principais, explicitando os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto.
4. Bibliografia: O aluno deve indicar as fontes em que se basearam para a realização do projeto como livros, documentário e outras referências.