A Revolução dos Robôs Colaborativos: O Futuro da Fábrica Inteligente

(Dan Tri) - Não mais máquinas gigantes trancadas em gaiolas de vidro, uma nova geração de robôs está entrando nas fábricas como "colegas".

Robôs Colaborativos - Uma Nova Alavanca para a Eficiência na Manufatura

O mundo está testemunhando uma revolução silenciosa, porém profunda, na indústria manufatureira.

Não se trata mais de robôs gigantes trancados em gaiolas de vidro como antes, mas sim de robôs "colegas" inteligentes que podem trabalhar ao lado de humanos com segurança e eficácia. Isso não é mais ficção científica , mas uma realidade acontecendo bem diante dos nossos olhos.

Segundo o último relatório da McKinsey & Company, o mercado global de robôs industriais atingiu um valor recorde de US$ 16,5 bilhões em novas instalações, com mais de 4,28 milhões de robôs operando em fábricas ao redor do mundo.

Este número não só reflete o forte crescimento do setor, como também sinaliza uma nova era em que os robôs deixaram de ser uma solução de luxo reservada a grandes corporações.

A maior diferença entre a atual geração de robôs e as gerações anteriores é a capacidade de "cooperar" com os humanos.

Esses robôs “colaborativos” são projetados para trabalhar ao lado dos operários, não para substituir completamente o trabalho humano, mas para apoiar e melhorar a produtividade. Com sensores avançados e sistemas de controle inteligentes, eles podem detectar a presença humana e ajustar seus movimentos de acordo, garantindo total segurança.

O mercado de robôs colaborativos está em plena expansão, com um crescimento impressionante. De US$ 2,14 bilhões em 2024, a previsão é de que o mercado atinja US$ 11,64 bilhões em 2030, o que equivale a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de até 31,6%.

Este número reflete a crescente demanda das empresas por soluções de automação flexíveis e fáceis de implementar.

Do projeto piloto à escala real

Um dos maiores desafios que as empresas enfrentam não é a implantação de robôs piloto, mas sim a escalabilidade da aplicação.

Segundo uma pesquisa da McKinsey, cerca de 40% dos executivos afirmaram que, embora seus projetos-piloto de robótica fossem interessantes e atraíssem muito interesse na indústria, o valor comercial real não estava claro.

O mercado de robôs colaborativos está em plena expansão, com um ritmo de crescimento impressionante (Foto: Genedge).

Isso não significa que os robôs não sejam eficazes, mas sim que a abordagem é fundamental. Em vez de encarar os robôs como uma ferramenta para comprar e usar, as empresas precisam pensar em construir capacidades de automação abrangentes. Essa é uma mudança significativa de mentalidade, que passa de investir em equipamentos para desenvolver capacidades operacionais.

“A grande diferença é que a automação tradicional é uma solução única, feita sob medida para uma única aplicação”, afirma Ujjwal Kumar, da Teradyne Robotics. “A nova geração de robôs com inteligência artificial possui produtos padronizados que abrangem uma ampla gama de aplicações. É possível implementá-los em diversas aplicações por meio de software e algumas diferenças nas ferramentas de ponta a ponta.”

Isso significa que, em vez de precisar de 100.000 configurações diferentes como na tecnologia anterior, a Universal Robots agora precisa de apenas 6 configurações para atender 100.000 instalações de robôs colaborativos em todo o mundo.

Essa é a chave para reduzir drasticamente o custo total de propriedade da nova geração de automação.

Inteligência Artificial - A Alma da Nova Geração de Robôs

A tendência de integrar inteligência artificial em robôs está se consolidando. Ao aproveitar diversas tecnologias de IA, os robôs podem executar uma variedade de tarefas com maior eficiência.

A IA analítica permite que os robôs processem e analisem grandes quantidades de dados coletados por seus sensores. Isso ajuda a gerenciar a variabilidade e a imprevisibilidade em ambientes externos, produção de alta variedade e baixo volume e ambientes públicos.

Robôs equipados com sistemas de visão computacional, por exemplo, analisam tarefas anteriores para identificar padrões e otimizar suas operações, visando maior precisão e velocidade.

Os sistemas de visão computacional desempenham um papel importante na fabricação de robôs (Foto: New Ocean).

Fabricantes de robôs e chips estão investindo recentemente no desenvolvimento de hardware e software especializados que simulam ambientes do mundo real. Essa inteligência artificial física permite que os robôs se auto-treinem em ambientes virtuais e operem com base na experiência, em vez de uma programação rígida.

“Nossa visão é criar robôs versáteis que possam ir a qualquer lugar onde os humanos possam ir, compreendendo e manipulando o ambiente ao seu redor em harmonia”, explica Marc Theermann, da Boston Dynamics.

E somente quando eles conseguem fazer essas três coisas é que você realmente tem um robô multifuncional. Nos últimos 30 anos, temos trabalhado na parte de 'ir a qualquer lugar', e nos tornamos muito bons nisso. Agora, nossos robôs podem ir a quase qualquer lugar que um humano possa ir."

Os dois próximos desafios que eles estão tentando enfrentar são a compreensão semântica e a manipulação. É nisso que eles estão investindo a maior parte do seu tempo.

Esses são os elementos básicos para a escala massiva que as pessoas estão prevendo para esses tipos de robôs.

Tecnologia revolucionária

Outro avanço importante no campo da robótica é a tecnologia de Gêmeos Digitais.

Gêmeos digitais são réplicas virtuais de sistemas físicos que espelham suas contrapartes do mundo real em tempo real. Esses modelos utilizam dados de sensores e máquinas para simular o comportamento e o desempenho de suas contrapartes físicas.

Ao fornecer uma representação digital detalhada, os Gêmeos Digitais permitem o monitoramento, a análise e a otimização contínuos dos sistemas que replicam. Essa tecnologia é particularmente valiosa para mitigar os riscos da implantação de robôs.

Como comenta Ujjwal Kumar: “Com um Gêmeo Digital, alguns dos riscos que você mencionou desaparecem. Agora você pode implantar um novo sistema automatizado em um ambiente virtual, testá-lo, aperfeiçoá-lo e, a partir desse mesmo Gêmeo Digital, baixar o código para o ambiente de produção.”

Gêmeo Digital é uma réplica virtual de sistemas físicos que reflete suas contrapartes no mundo real em tempo real (Foto: Future).

Isso permite que as empresas simulem e otimizem sistemas de manufatura usando o Gêmeo Digital antes de fazer um investimento de capital real. As empresas podem esperar um retorno do investimento em um a três anos e minimizar o risco de integração com os sistemas de TI e TO existentes, tornando a adoção da robótica mais tranquila.

Uma tendência crescente na robótica, que continuará a se expandir este ano e nos próximos, é o desenvolvimento de manipuladores móveis, comumente chamados de MoMa.

Esses robôs industriais são o resultado da combinação de tarefas realizadas por braços robóticos, como agarrar, levantar ou mover objetos, com a capacidade dos robôs de navegar no espaço.

O MoMa inclui um robô móvel autônomo (AMR) integrado a um braço robótico equipado com as ferramentas apropriadas.

Robôs manipuladores móveis podem executar tarefas de fabricação predefinidas em equipamentos ou recuperar componentes da linha de produção ou do armazém. Essa flexibilidade permite o transporte automatizado de materiais para qualquer local, introduzindo um novo nível de eficiência na gestão da produção e do armazém.

Essa mobilidade não apenas amplia o alcance operacional dos robôs, mas também permite que eles se adaptem às mudanças no layout da fábrica e atendam às necessidades de uma manufatura flexível e móvel.

Em vez de ser fixo em um único local, o MoMa pode ser implantado de forma flexível de acordo com as necessidades de trabalho, otimizando a utilização de recursos e melhorando a eficiência geral.

Uma das maiores barreiras à adoção da robótica sempre foi o alto custo do investimento inicial, especialmente para pequenas e médias empresas (Foto: ITG Technology).

Uma das maiores barreiras à adoção da robótica sempre foram os altos custos iniciais de investimento, especialmente para pequenas e médias empresas.

O modelo de Robótica como Serviço (RaaS) está mudando isso, permitindo que as empresas implementem robôs por meio de um modelo de assinatura ou aluguel, em vez de comprá-los definitivamente.

O modelo RaaS oferece diversas vantagens, incluindo escalabilidade, resiliência e flexibilidade, tornando-o uma escolha ideal para missões de busca e salvamento, monitoramento ambiental, manufatura, agricultura e exploração espacial.

O RaaS ajuda as empresas a expandir a produção local sem grandes riscos de capital, permitindo efetivamente que "os fabricantes que produzem perto de casa transfiram a produção para mais perto de seus mercados consumidores sem sacrificar a eficiência de custos".

Desafios e oportunidades pela frente

Apesar das perspectivas positivas, a indústria da robótica ainda enfrenta desafios significativos. Uma das maiores barreiras é a lacuna de competências na força de trabalho atual.

A força de trabalho atual não possui a expertise necessária para implantar e gerenciar robôs autônomos. Embora isso tenha levado à escassez de mão de obra, uma maneira de solucionar esse problema é tornar os robôs mais acessíveis por meio de programas de educação e treinamento direcionados, que capacitem os trabalhadores com as habilidades adequadas.

Os avanços tecnológicos superaram os atuais modelos de educação e treinamento. Muitas vezes, os trabalhadores se veem despreparados para lidar com os modernos sistemas robóticos, desde a programação até a manutenção.

Esse desequilíbrio retarda a adoção da automação e agrava a escassez de mão de obra, já que as empresas têm dificuldade em encontrar pessoal qualificado.

Para solucionar esse problema, é necessário atualizar os currículos educacionais para incluir tecnologias avançadas de robótica e automação.

As parcerias com a indústria podem proporcionar treinamento prático e experiência no mundo real por meio de estágios e programas de aprendizagem. Como observa Ani Kelkar, da McKinsey: "Quando pesquisamos executivos sobre barreiras, 61% deles relataram que uma das principais era que, mesmo encontrando um bom plano de negócios, simplesmente não tinham a capacidade interna para executá-lo."

A força de trabalho atual não possui a experiência necessária para implantar e gerenciar robôs autônomos (Foto: Mecalux).

Para implantar robôs com sucesso, as empresas precisam mudar sua abordagem, deixando de se concentrar apenas na eficiência e priorizando a flexibilidade.

Ujjwal Kumar aconselha os líderes a repensarem a automação sob a ótica da flexibilidade, e não apenas da eficiência. As ferramentas de automação tradicionais foram criadas para ambientes de produção de alto volume e baixa variabilidade. Mas o mercado atual exige agilidade.

Impactos sociais e trabalhistas

Uma preocupação comum em relação aos robôs é a sua capacidade de substituir o trabalho humano. No entanto, a realidade é que os robôs, especialmente os robôs colaborativos, complementam o trabalho humano, e não o substituem completamente.

“Não se trata de substituir pessoas”, enfatiza Ani Kelkar. “Trata-se de tornar o trabalho mais seguro, mais flexível e mais significativo; isso libera os trabalhadores para se concentrarem em tarefas de maior valor agregado. Há muitas tarefas repetitivas que não aproveitam totalmente as habilidades da nossa força de trabalho.”

Automatizar essas tarefas, ao mesmo tempo que se investe na capacitação, ajuda a aprimorar a força de trabalho e a preparar as operações para o futuro.

De fato, segundo a Deloitte Consulting, poderão surgir 2 milhões de novos empregos na indústria manufatureira até 2025. Isso reflete a tendência de os robôs criarem mais empregos do que eliminarem, especialmente nas áreas de engenharia, manutenção, programação e operação de sistemas.

Os desafios relacionados à força de trabalho, incluindo o envelhecimento da população e o declínio do interesse em empregos fabris, estão impulsionando a adoção de robôs.

Por exemplo, os Estados Unidos têm um déficit de 400.000 soldadores, enquanto a Europa registrou mais de 200.000 vagas na construção civil em 2020.

Os robôs resolvem essas lacunas executando tarefas repetitivas e que exigem muita mão de obra, tornando-se ativos valiosos tanto para pequenas quanto para grandes empresas.

Novas perspectivas tecnológicas no futuro

A tecnologia robótica está caminhando para novos avanços. A inteligência artificial generativa está sendo integrada aos robôs para criar comportamentos mais inteligentes e adaptáveis.

Esses projetos visam criar um "momento ChatGPT" para a IA Física, quando os robôs puderem entender e interagir com seu ambiente de forma tão natural quanto os humanos.

A tecnologia avançada de sensores está tornando os robôs mais sensíveis ao ambiente ao seu redor.

Sensores biônicos estão sendo desenvolvidos para fornecer capacidades de detecção tão delicadas quanto a pele humana. Os avanços na tecnologia de pinças utilizam a biologia para alcançar alta força de preensão com consumo de energia quase nulo.

A robótica de enxame está abrindo a possibilidade de implantar muitos robôs pequenos trabalhando juntos para concluir tarefas complexas.

Essa abordagem oferece diversas vantagens, incluindo escalabilidade, resiliência e flexibilidade, tornando a robótica de enxame uma escolha ideal para missões de busca e salvamento, monitoramento ambiental, manufatura, agricultura e exploração espacial.

Fonte: https://dantri.com.vn/cong-nghe/cuoc-cach-mang-robot-hop-tac-tuong-lai-cua-nha-may-thong-minh-20250905101445097.htm