Robôs colaborativos: o que são, quanto carregam e quais os limites de segurança
Robôs colaborativos, ou cobots, são braços robóticos feitos para trabalhar ao lado de pessoas sem grade de proteção em volta. O que permite isso é um conjunto de limites: eles carregam pouco, andam devagar quando há alguém perto e param ao encostar. Um modelo típico, o UR5e, pesa 20,7 kg e levanta 5 kg. O maior robô industrial da FANUC pesa 11 toneladas e levanta 2.300 kg.
Este artigo explica o que torna um robô colaborativo, quais forças a norma admite no contato com o corpo, o que se perde em troca da segurança e o que vale no Brasil. As fontes são as fichas técnicas dos fabricantes, a Federação Internacional de Robótica (IFR), a universidade onde o conceito nasceu e a NR-12.
O que torna um robô colaborativo
Um robô industrial comum é rápido e forte demais para dividir espaço com gente. Por isso fica dentro de uma célula cercada, e a máquina para se alguém abre a porta. O cobot inverte a lógica: a segurança está no próprio robô e na forma como a tarefa é montada.
A norma técnica internacional sobre o assunto, a ISO/TS 15066, descreve quatro modos de operação colaborativa. Os nomes são da norma; as explicações são nossas, em linguagem comum:
- Parada monitorada de segurança: o robô para quando a pessoa entra na área e só volta a se mover quando ela sai.
- Guiamento manual: a pessoa conduz o braço com a mão, e ele só se move enquanto é conduzido.
- Monitoramento de velocidade e separação: sensores medem a distância até a pessoa; o robô desacelera conforme ela se aproxima e para antes de haver contato.
- Limitação de potência e força: o contato é permitido, desde que a força fique abaixo de limites definidos para cada parte do corpo.
Só o quarto modo corresponde à imagem popular do cobot, a do braço em que se pode esbarrar. Os três primeiros podem ser aplicados a robôs convencionais com os sensores e as funções de segurança adequados. Sensores de distância como os usados no terceiro modo são os mesmos descritos em sensores LIDAR.
Quanta força o corpo aguenta
A ISO/TS 15066 traz limites de força por região do corpo. Os valores abaixo são alguns dos reproduzidos em um artigo acadêmico que cita a norma; não lemos a norma em si, que é paga.
| Região do corpo | Força máxima |
|---|---|
| Rosto | 65 N |
| Abdômen | 110 N |
| Crânio e testa | 130 N |
| Peito | 140 N |
| Mãos e dedos | 140 N |
| Braço (parte superior) e cotovelo | 150 N |
| Costas e ombros | 210 N |
| Coxas e joelhos | 220 N |
Para ter noção dos números: 140 N é o peso de uma massa de 14,3 kg, já que 140 ÷ 9,8 = 14,3. O limite para o rosto, 65 N, corresponde a 6,6 kg. É por isso que um cobot não pode ser forte nem rápido: a energia do movimento tem de ser pequena o bastante para o braço parar antes de passar desses valores.
O que se perde em troca
| Dado | UR5e | FANUC CRX-10iA | FANUC M-2000iA/2300 |
|---|---|---|---|
| Tipo | colaborativo | colaborativo | industrial convencional |
| Carga | 5 kg | 10 kg | 2.300 kg |
| Alcance | 850 mm | 1.249 mm | 3.734 mm |
| Massa do robô | 20,7 kg | 40 kg | 11.000 kg |
| Repetibilidade | ±0,03 mm | ±0,04 mm | ±0,18 mm |
A tabela mostra duas coisas. A primeira é a diferença de escala na carga: 2.300 ÷ 5 = 460 vezes. A segunda é menos óbvia: em precisão, o cobot não perde. A repetibilidade do UR5e é de três centésimos de milímetro, embora a comparação com um robô de 11 toneladas seja entre classes muito diferentes.
Dividindo a carga pela massa do robô, os dois extremos ficam parecidos: 5 ÷ 20,7 = 0,24 no UR5e e 2.300 ÷ 11.000 = 0,21 no M-2000iA. O cobot não é um robô fraco para o seu tamanho; ele é pequeno de propósito.
A velocidade é o outro custo. A ficha do CRX-10iA dá 1.000 mm/s no modo colaborativo e 2.000 mm/s no modo de alta velocidade, usado quando não há ninguém por perto. A velocidade máxima do mesmo braço cai à metade quando ele divide o espaço. Em tarefas de ciclo curto, isso pesa na conta da produção.
De onde veio a ideia
O conceito nasceu na Universidade Northwestern, nos Estados Unidos. Em 1995, os professores Edward Colgate e Michael Peshkin começaram um projeto financiado pela fundação da General Motors, observando uma fábrica de picapes em Fort Wayne, no estado de Indiana. A meta era ajudar operários a mover peças pesadas sem tirar deles o controle. A palavra “cobot” saiu de um concurso interno, com prêmio de 50 dólares, vencido pelo pesquisador Brent Gillespie, segundo a própria universidade.
O produto que popularizou a categoria veio depois. A dinamarquesa Universal Robots vendeu o primeiro UR5 em dezembro de 2008, para uma fornecedora de plásticos e borracha, que o instalou sem grade.
Quantos existem
A IFR contou 542.000 robôs industriais instalados no mundo em 2024, dos quais 295.000 na China, e um estoque em operação de 4,66 milhões. A federação publica também a série dos colaborativos, mas não conseguimos ler o número de 2024 em texto, e por isso não damos a participação deles no total.
A densidade de robôs dá a dimensão da distância do Brasil. O dado que encontramos é antigo e de imprensa, que cita a IFR: 12 a 13 robôs para cada 10.000 trabalhadores da indústria em 2019, quando a média mundial era 113. Não trazemos os números mais recentes porque não conseguimos conferi-los.
Onde eles trabalham
As aplicações típicas são as repetitivas e leves: abastecer uma máquina com peças, parafusar, empilhar caixas no fim da linha, aplicar cola, segurar uma câmera de inspeção. O cobot é comprado por empresas que nunca tiveram robô, porque dispensa a célula cercada, ocupa pouco espaço e é programado numa tela de toque ou, em muitos modelos, conduzindo o braço com a mão.
Ele convive com outras formas de automação, das plataformas logísticas automatizadas à realidade aumentada na manutenção, e tem um parente próximo que se veste em vez de ficar ao lado, o exoesqueleto robótico.
O que vale no Brasil
A NR-12, norma de segurança em máquinas, trata do assunto. Segundo a Universal Robots Brasil, o item 12.1.12 considera em conformidade os sistemas robóticos que obedeçam às normas ISO 10218-1, ISO 10218-2 e ISO/TS 15066. Citamos por fonte secundária; vale conferir a redação no texto oficial antes de usar em projeto.
A mesma fonte lembra o ponto que mais gera engano: a convivência só é permitida depois de uma apreciação de riscos da aplicação. O robô ser colaborativo não torna a tarefa segura. O que está na ponta do braço, uma garra, uma peça com rebarba, uma ferramenta, entra na análise tanto quanto o braço.
Perguntas frequentes
O que são robôs colaborativos?
São robôs projetados para dividir o espaço de trabalho com pessoas, com limites de força, velocidade e carga que tornam o contato tolerável.
Qual a diferença entre cobot e robô industrial?
O robô industrial comum trabalha isolado por grades e é muito mais forte e rápido. O cobot é leve, mais lento perto de pessoas e para ao encostar.
Quanto peso um cobot carrega?
Nos modelos que citamos, 5 kg e 10 kg. Há versões maiores, mas todas muito abaixo dos robôs convencionais.
Cobot precisa de proteção?
Depende da análise de risco da aplicação. O braço pode ser seguro e a ferramenta que ele segura, não.
Quem inventou o cobot?
O conceito veio de Edward Colgate e Michael Peshkin, da Universidade Northwestern, em projeto iniciado em 1995.
Os robôs colaborativos trocam força e velocidade por proximidade, e a troca só compensa onde a tarefa é leve e a pessoa precisa estar perto. Outras tecnologias avaliadas pelo que já entregam estão em inovações tecnológicas na engenharia.
