Alimentando um robô de armazém móvel mais inteligente

Em armazéns de todo o mundo, robôs autônomos estão trabalhando ao lado de humanos para enviar mercadorias mais rápido do que nunca - e a demanda por velocidade só está aumentando. Com muitos varejistas prometendo remessas de dois dias e um alto volume de pedidos a serem atendidos, o sucesso depende do quanto os armazéns podem automatizar o processo de localização, coleta e embalagem de mercadorias. Inicialmente, as pessoas com scanners de código de barras tinham que percorrer um depósito, encontrar os itens em um pedido e levá-los de volta à área de expedição para embalá-los e enviá-los.

Para acelerar esse processo, os grandes varejistas investiram em robôs capazes de mover prateleiras inteiras de estoque pelo depósito até os transportadores humanos. À medida que a tecnologia robótica se tornou mais inteligente e hábil, os armazéns puderam simplificar o sistema, fazendo com que os robôs pegassem os itens das prateleiras e os colocassem em esteiras transportadoras para levá-los à área de expedição.

A próxima fase dessa evolução exige uma mudança fundamental na forma como os robôs de armazém operam. Até agora, os sistemas mantiveram, em grande parte, as operações humanas e de robôs separadas. A próxima geração de robôs está sendo libertada de suas gaiolas para que possam trabalhar nos mesmos espaços que os humanos ao seu redor. Essa mudança exige um novo foco em tornar esses robôs mais seguros, mais inteligentes, menores e mais autônomos.

À medida que as habilidades com as quais equipamos os robôs se tornam mais parecidas com as humanas nas áreas de cognição, destreza, adaptabilidade e raciocínio, os próprios robôs se assemelharão cada vez mais aos seres humanos em termos de formato. O foco nas tarefas que esses robôs realizam também mudará, da colaboração entre humanos e robôs inicialmente para a autonomia total dos robôs no futuro, quando eles operarão sem a presença de humanos. Essa evolução futura do armazém tem implicações enormes para a conectividade, a automação predial, a energia e a eletrificação. 

À medida que os robôs adquirem mais recursos e assumem mais tarefas nos armazéns, devemos garantir que eles operem de forma segura e eficiente à medida que cumprem os principais objetivos, como prazos de entrega mais rápidos.

Para atingir esse equilíbrio, os robôs precisam de sensores avançados, sistemas de segurança integrados e conectividade aprimorada. 

Os robôs precisarão de sensores atualizados para produzir percepção, destreza e capacidade de raciocínio semelhantes às dos seres humanos:

• Para a visualização, eles precisarão de sensores LIDAR, de visão ou de infravermelho para discernir o mundo ao seu redor.
• Para melhorar seu raciocínio, eles precisarão de recursos de computação mais robustos que possam lidar com algoritmos complexos de inteligência artificial e aprendizado de máquina, incluindo unidades de processamento gráfico (GPUs) e unidades de processamento neural (NPUs).
• Para interagir de forma cooperativa e eficaz em um ecossistema de armazém, eles precisarão de conectividade aprimorada com redes locais e remotas por meio de Ethernet, RJ45, equipamentos e protocolos de borda e/ou nuvem.
• Para operar com segurança perto de seres humanos, eles precisarão de temporizadores, codificadores e sensores de torque que os ajudem a manter os movimentos dentro das especificações do local de trabalho e a anular atividades potencialmente inseguras.
• Para fornecer energia e manter as baterias carregadas, eles precisarão de conectores de acoplamento e sistemas de acoplamento flexíveis capazes de suportar a recarga autônoma.
• Eles também precisarão de motores e sistemas de movimento para possibilitar a movimentação livre e hábil o suficiente para realizar uma ampla gama de ações em todo o armazém.
  

É fundamental garantir uma operação autônoma confiável e segura em todas as condições - normais ou adversas, diurnas ou noturnas. Além de serem capazes, os sensores e as soluções de conectividade também devem ser duráveis. E, à medida que os sistemas se tornam mais complexos, a capacidade de autodiagnosticar possíveis problemas de manutenção por meio da conexão com a nuvem pode economizar tempo e custos, já que os armazéns trabalham para manter suas frotas robóticas em dia.

É difícil maximizar a mobilidade de um robô sem cortar o fio. Mas um robô autônomo que funciona com baterias deve ser capaz de se carregar regularmente para atingir o pico de eficiência. Permitir que os robôs se conectem a um carregador e encaixem os componentes com segurança sem a necessidade de intervenção humana não é um desafio trivial. Os robôs têm tamanhos e formas diferentes, de acordo com a tarefa que lhes é atribuída. As cargas que eles carregam e a aplicação específica que enfrentam variam de acordo com o fato de escolherem, colocarem, classificarem ou pesquisarem.

As soluções de carregamento da TE Connectivity são projetadas para produzir uma conexão sólida, permitindo tolerância suficiente para que os robôs gerenciem o processo de acoplamento de forma autônoma. Os conectores de carregamento da TE também são adaptados ao tipo de robô envolvido. Por exemplo, o conector de carga de um robô que movimenta e desloca paletes pesados tem requisitos diferentes do conector de carga de acoplamento cego usado para carregar robôs móveis automatizados que retiram produtos individuais das prateleiras.

Em todos os casos, as estações de carregamento devem ser equipadas com conectores que funcionem de forma confiável em ambientes difíceis e sujos. Eles também precisam de filtros de linha para garantir que transfiram a quantidade adequada de corrente para carregar um robô com eficiência. Tanto os carregadores quanto as portas de carregamento precisam ser construídos para suportar o acoplamento e o desacoplamento automatizados de peças muitas vezes - potencialmente em centenas de milhares de ciclos de acoplamento.

O equilíbrio entre tamanho e capacidade é uma preocupação constante entre os engenheiros. Quase todos os fabricantes produzem robôs com uma série de cargas úteis, todas com diferentes requisitos de energia. Em uma instalação de cross-dock, onde não há necessidade de lidar com nada menor que um palete, os operadores podem usar robôs muito pesados com mobilidade limitada. No outro extremo do espectro, os robôs capazes de pegar objetos individuais ou até mesmo separar medicamentos em uma farmácia precisam ser muito menores.

Ao mesmo tempo, como o espaço dentro dos armazéns se tornou mais limitado e exige robôs menores, os requisitos de potência, sinal e torque para esses robôs aumentaram. Para atender a essa necessidade, os fabricantes de componentes, como a TE, têm se concentrado em produzir peças mais potentes e confiáveis em um formato menor. Os recursos de engenharia e fabricação altamente especializados se tornarão cada vez mais importantes à medida que os fabricantes de componentes desenvolverem produtos inovadores para atender a uma ampla gama de demandas dos clientes.

Um maior refinamento dos movimentos que os robôs podem fazer permitirá que eles assumam uma série de trabalhos que ainda exigem intervenção humana. Por exemplo, a maioria dos depósitos ainda armazena itens em quantidades maiores do que o tamanho típico de um pedido, como uma caixa de 20 escovas de dente. Isso significa que um robô deve levar a caixa para uma área de expedição, onde um ser humano escolhe uma única escova de dentes para um pedido. Os robôs de última geração podem ser capazes de encontrar e escolher de forma autônoma aquela escova de dentes. Da mesma forma, os itens de mercearia que são frágeis e perecíveis precisam de ainda mais destreza, bem como da capacidade de gerenciar de forma inteligente a pressão e o torque para que os movimentos do robô não corram o risco de danificar objetos frágeis, como frutas e legumes.

O poder de processamento e a capacidade de navegar em espaços apertados com rapidez e segurança só se tornarão mais importantes para os robôs de armazém que podem executar essas tarefas cada vez mais complexas. No entanto, os avanços na tecnologia de componentes que continuam a libertar os robôs de suas gaiolas e a promover a automação de armazéns abrirão o caminho para aplicações em outros setores em que a automação robótica pode aumentar a velocidade, a potência e a segurança. O ritmo com que os robôs assumem novas tarefas nos armazéns só vai aumentar exponencialmente. À medida que isso acontece, é provável que a demanda também aumente para os componentes que alimentam a eletrificação, a automação, o sensoriamento e a mobilidade.