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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
DIEGO RODRIGUES WORLITZ
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO INFORMACIONAL E CONCEITUAL DE
UM MANIPULADOR ROBÓTICO COLABORATIVO
Palhoça
2017
DIEGO RODRIGUES WORLITZ
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO INFORMACIONAL E CONCEITUAL DE
UM MANIPULADOR ROBÓTICO COLABORATIVO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Curso de Engenharia de Produção da
Universidade do Sul de Santa Catarina como
requisito parcial à obtenção do título de
Bacharelado em Engenharia de Produção.
Orientador: Prof. Juliano Mazute, MSc. Eng.
Palhoça
2017
Aos sonhos que nôs elevam,
Às oportunidades que nôs levam,
Ao futuro que nôs aguarda,
À vida que nôs permite.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente gostaria de agradecer aos meus pais por terem me dado a educação
e o suporte necessário para que eu me tornasse apto a correr atrás de realizar os meus sonhos.
Os laços familiares foram imprescindíveis para que eu conseguisse chegar até aqui. Quero
agradecer a todas as oportunidades que tive e a toda a ajuda que foi me dada por diversas
pessoas que passaram por minha vida. Tanto o ambiente acadêmico quanto o profissional me
presentearam com colegas que logo se tornaram amigos e que deliberadamente me ajudaram
em diversas etapas desde o início da minha carreira.
Estar nas etapas finais da conclusão de um curso tão importante para a minha
carreira e para o meu futuro, chega a ser até difícil de acreditar. Nada disso teria sido possível
se eu estivesse sozinho nesta jornada. Os agradecimentos vão também para os grandiosos
programas acadêmicos PROUNI e Ciências Sem Fronteiras, e para as organizações CAPES e
CNPq que promovem suporte estudantil para os estudantes brasileiros.
Gostaria de aproveitar para deixar a minha eterna gratidão para as maravilhosas
experiências profissionais que tive desde o início da minha vida profissional nas empresas
Exatta, Olsen, Xexeumar, Audaces e ProMotion. Estas organizações não só contribuíram para
o meu desenvolvimento profissional, mas também me ajudaram a me tornar uma pessoa
melhor.
Por fim, tenho também muito a agradecer a Unisul por todos estes anos de desafios
propostos acompanhados de intenso aprendizado e desenvolvimento pessoal. Em especial,
gostaria de agradecer ao coordenador de curso Prof. José Roberto Barros e ao meu orientador
Prof. Juliano Mazute que me ajudaram em diversas situações. E por último, mas não menos
importante, quero dizer que existe em mim um profundo respeito e admiração pelos
professores dedicados e extremente presentes que temos no curso de Engenharia de Produção
no campus Pedra Branca. Fica aqui registrado a minha eterna gratidão a todos os envolvidos
nesta nova conquista.
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo a aplicação da metodologia PRODIP no
desenvolvimento do projeto informacional e conceitual de um manipulador robótico
colaborativo. O manipulador robótico, conhecido como robô colaborativo é um equipamento
capaz de executar funções de movimentar objetos dispensando a necessidade do uso de grades
e sistemas externos de segurança para os seus usuários. Esta classe de robôs é essencial para
a automação de linhas de produção tornando-as mais eficientes e ao mesmo tempo mais
seguras. A tecnologia de sensoriamento de torque é o que possibilita a colaboração entre o
homem e robô, favorecendo a humanização dos processos industriais. Estes avanços
tecnológicos são os resultados de intensas pesquisas e aplicações de métodos sistemáticos nos
ambientes acadêmicos e profissionais. O presente estudo busca conceber um novo
equipamento aplicando as ferramentas de projeto e desenvolvimento integrado de produto em
uma empresa de tecnologia atuante das áreas de automação e robótica. Este trabalho apresenta
as etapas de projeto informacional e conceitual conforme proposto pela metodologia de
projeto. Com o uso desta metodologia o produto desenvolvido terá uma base de informações
técnicas fundamentadas e suas características funcionais estarão de acordo com as do mercado
atual. Fatores estes que também contribuem para um processo de desenvolvimento criterioso,
sistêmico e com menores riscos de falha. Desta forma tornando o produto desenvolvido um
equipamento com potencial competitivo se comparado a seus concorrentes e possibilitando a
empresa a se destacar no mercado em que atua.
Palavras-chave: Manipulador robótico, robô colaborativo, projeto integrado de produtos,
metodologia de projeto.
ABSTRACT
The present work main objective is an application of the PRODIP – Intregrated Product
Design methodology in the development of the informational and conceptual design phases
for a collaborative robotic manipulator. The robotic manipulator, known as a collaborative
robot, is an equipment capable of performing pick and place operations, dispensing the need
of complex safety features such as fences, proximity sensors and among others external
security systems around its operation cell. This class of robots are essential for future
improvements of most industrial production lines, turning them to be more efficient and at the
same time a safer place for humans to work. The torque sensing technology plays the key role
enabling the collaboration between man and machine which promotes humanization in
industrial process. Such technological achievements are results of intense scientific research
and applications of systematic methods in academic and professional institutions. The main
goal of this development is to design a new collaborative manipulator by applying the
integrated product design method and tools in the engineering department of a target study
case company. This study presents the informational and conceptual design phases step by
step as proposed by the given methodology. Accordingly, the product development will be
based on theoretical details and functional characteristics collected from customers insights,
team members past-experience and market research. These factors play an important role in
contributing to a healthier, systemic and less risky development process. Therefore, the use of
a solid development process intends to give to the company a higher chance in developing a
reliable and competitive new product, enabling them to thrive and succeed in the robotic
market.
Keywords: Robotic manipulator, collaborative robot, products integrated design, design
methodology.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1 - Etapas do modelo de projeto PRODIP ............................................................... 18
Figura 2.2 - Influências sobre o custo do produto .................................................................. 19
Figura 2.3 - Sequência de atividades de projeto .................................................................... 21
Figura 2.4 - Transformação das informações ......................................................................... 22
Figura 2.5 - Ciclo de vida do produto .................................................................................... 23
Figura 2.6 - Definição da função global ................................................................................. 24
Figura 2.7 - Exemplo de matriz morfologica ......................................................................... 25
Figura 2.8 - Exemplo de manipulador robótico ..................................................................... 27
Figura 2.9 - Conceito de junta mecatrônica de um robô LWR .............................................. 31
Figura 3.1 - Classificação metodologia de pesquisa .............................................................. 33
Figura 3.2 - Estrutura organizacional da empresa estudada ................................................... 35
Figura 3.3 - Ciclo de desenvolvimento de novos produtos .................................................... 35
Figura 4.1 - Processo geral de projeto .................................................................................... 37
Figura 4.3 - Etapas do projeto informacional ......................................................................... 38
Figura 4.4 - Ciclo de vida do produto .................................................................................... 42
Figura 5.1 - Etapas e tarefas do projeto conceitual ................................................................ 53
Figura 5.2 - Fluxo das funções parciais ................................................................................. 56
Figura 5.3 - Proposta de concepção 01 .................................................................................. 62
Figura 5.4 - Proposta de concepção 02 .................................................................................. 63
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1 - Etapas do projeto conceitual ............................................................................. 25
Quadro 2.2 - Quadro comparativo robôs colaborativo e industrial ........................................ 29
Quadro 4.1 - Categorias de informação na fase de projeto informacional ............................. 36
Quadro 4.2 - Informações técnicas do modelo de referência 01 ............................................ 40
Quadro 4.3 - Informações técnicas do modelo de referência 02 ............................................ 40
Quadro 4.4 - Informações técnicas do modelo de referência 03 ............................................ 41
Quadro 4.5 - Clientes por fase do ciclo de vida ..................................................................... 43
Quadro 4.6 - Lista de necessidades dos clientes do projeto ................................................... 44
Quadro 4.7 - Conversão das necessidades dos clientes em requisitos dos clientes ............... 46
Quadro 4.8 - Lista de requisitos do projeto ............................................................................ 48
Quadro 5.1 - Função global do manipulador robótico colaborativo ...................................... 54
Quadro 5.2 - Lista de funções parciais ................................................................................... 55
Quadro 5.3 - Matriz de Pugh (1990) ...................................................................................... 57
Quadro 5.4 – Lista de concepções de produto ....................................................................... 60
Quadro 5.5 - Matriz de decisão (Pugh) para seleção de concepção ....................................... 66
Quadro 5.6 - Ficha de características do produto ................................................................... 70
LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS
PRODIP – Processo de Desenvolvimento Integrado de Produtos
PDP – Processo de Desenvolvimento de Produto
RIA – Robot Industries Association
CAD – Computer Aided Design
CNC – Comando Numérico Computadorizado
GDL – Graus de Liberdade
ISO – International Organization for Standardization
TI – Tecnologia da Informação
TUV – Associação de Especificações Técnicas
DLR – Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
LWR – Light Weight Robots
ROI – Return on Investment
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 12
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA....................................................................................... 13
1.2 OBJETIVOS .................................................................................................................. 14
1.2.1 Objetivo Geral ........................................................................................................... 14
1.2.2 Objetivo Específico ................................................................................................... 14
1.3 JUSTIFICATIVA .......................................................................................................... 14
1.4 ESTRUTURA ................................................................................................................ 15
1.5 DELIMITAÇÃO ASSUNTO ........................................................................................ 16
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 17
2.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA PROJETO ........................................................ 17
2.2 PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO .......................................... 17
2.2.1 Planejamento ............................................................................................................. 19
2.2.2 Projetação ................................................................................................................. 19
2.2.3 Implementação .......................................................................................................... 20
2.3 FLUXOGRAMA DO DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ................................... 20
2.4 PROJETO INFORMACIONAL.................................................................................... 21
2.5 PROJETO CONCEITUAL ............................................................................................ 23
2.6 CONTEXTUALIZAÇÃO DO MANIPULADOR ROBÓTICO ARTICULÁVEL ..... 26
2.6.1 Estrutura de um manipulador robótico .................................................................. 26
2.6.2 Caracterização da função colaborativa .................................................................. 28
2.6.3 Estado da arte do mecanismo para robôs colaborativos ....................................... 30
2.6.4 Aspectos relativos aos padrões de segurança ISO-10218 ...................................... 31
3 METODOLOGIA .......................................................................................................... 33
3.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA ............................................................................. 33
3.2 CARACTERICAÇÃO DA EMPRESA ........................................................................ 34
4 PROJETO INFORMACIONAL................................................................................... 36
4.1 ETAPA 01 – PESQUISAR INFORMAÇÕES SOBRE O TEMA DO PROJETO ....... 38
4.1.1 Tarefa 01 – Pesquisar por informações técnicas .................................................... 38
4.1.1.1 Definição dos produtos de referência ....................................................................... 39
4.1.2 Tarefa 02 – Estabelecer ciclo de vida do produto .................................................. 41
4.2 ETAPA 02 – IDENTIFICAR NECESSIDADES DE CLIENTES DO PROJETO....... 43
4.2.1 Tarefa 01 – Definir os clientes do projeto ao longo do ciclo de vida .................... 43
4.2.2 Tarefa 02 – Coletar necessidades dos clientes ........................................................ 44
4.3 ETAPA 03 – ESTABELECER OS REQUISITOS DOS CLIENTES .......................... 46
4.3.1 Tarefa 01 - Conversão das necessidades dos clientes em requisitos dos clientes 46
4.4 ETAPA 04 – ESTABELECER REQUISITOS DO PROJETO .................................... 48
4.4.1 Tarefa 01 - Conversão dos requisitos do cliente em requisitos do projeto .......... 48
4.5 ETAPA 05 – ESTABELECER ESPECIFICAÇÕES DO PROJETO ........................... 49
4.5.1 Tarefa 01 - Quadro de especificações do projeto ................................................... 49
4.6 CONSIDERAÇÕES DO CAPÍTULO ........................................................................... 52
5 PROJETO CONCEITUAL ........................................................................................... 53
5.1 ETAPA 01 – ESTABELECER ESTRUTURA FUNCIONAL ..................................... 54
5.1.1 Tarefa 01 – Estabelecer função global do produto ................................................ 54
5.1.2 Tarefa 02 – Estabelecer estruturas funcionais parciais ........................................ 54
5.1.3 Tarefa 03 – Ponderações de requisitos e funções ................................................... 56
5.2 ETAPA 02 – PRINCÍPIOS DE SOLUÇÃO ................................................................. 58
5.2.1 Tarefa 01 – Aplicar método de busca de soluções .................................................. 58
5.3 ETAPA 03 – GERAR POSSÍVEIS CONCEPÇÕES .................................................... 59
5.3.1 Tarefa 01 – Combinação dos princípios de solução ............................................... 59
5.3.1.1 Concepção – 01 ........................................................................................................ 62
5.3.1.2 Concepção – 02 ........................................................................................................ 63
5.4 ETAPA 04 – SELECIONAR COMBINAÇÕES .......................................................... 65
5.4.1 Tarefa 01 – Aplicar método de seleção de combinações ........................................ 66
5.5 ETAPA 05 – EVOLUIR AS VARIANTES DE CONCEPÇÃO .................................. 67
5.5.1 Tarefa 01 – Detalhar concepção selecionada .......................................................... 67
5.5.1.1 Ficha de dados da concepção selecionada ............................................................... 69
6 CONCLUSÃO ................................................................................................................ 71
6.1 RESULTADOS OBTIDOS ........................................................................................... 71
6.2 RECOMENDAÇÕES FUTURAS ................................................................................ 72
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 73
APÊNDICE ........................................................................................................................... 76
12
1 INTRODUÇÃO
A automação pode ser definida como a tecnologia pelo qual os processos ou
procedimentos são executados sem a assistência humana. Humanos podem estar presentes
como observadores ou até mesmo participantes, mas o processo é operado de forma autônoma.
A automação acontece quando um sistema controlado executa um programa com uma série de
instruções. (GROOVER, 2010, p. 887).
Durante anos a automação de linhas produtivas com o uso de robôs foi bastante
interferida e regrada devido aos possíveis riscos da relação homem-máquina. Muitas vezes
inclusive, os robôs e os aparatos de um sistema automatizado foram vistos como os vilões do
chão de fábrica. E a razão é simples: robôs industriais tradicionais podem oferecer riscos à
saúde humana quando instalados, operados e monitorados de forma incorreta.
Segundo Hahn, o robô colaborativo é uma inovação e, ao mesmo tempo, um
aprimoramento dos mecanismos robóticos industriais convencionais que, por segurança,
precisam estar completamente isolados dos trabalhadores humanos. Isso torna a instalação
mais complexa e cara, além de requerer mais espaço físico no chão de fábrica, muitas vezes
indisponível. A tecnologia colaborativa trouxe mais facilidade de instalação,
consequentemente menor custo, além de ocupar um menor espaço nas fábricas. (MARQUES,
2016).
Os benefícios que a tecnologia da robótica colaborativa traz para a indústria vão
além da produtividade e da segurança na interação com os operadores em um ambiente de
trabalho compartilhado. Esta categoria de robôs está diretamente atrelada à indústria 4.0,
também conhecida por manufatura avançada. A combinação entre essas duas novidades no
chão de fábrica faz com que a comunicação entre o setor administrativo e o operacional
aconteça em tempo real, aumentando muito a qualidade e a eficiência na circulação de
informações corporativas.
A empresa estudada no desenvolvimento deste trabalho, por estar diretamente
envolvida com as inovações tecnológicas da indústria, encontrou este potencial de crescimento
e decidiu adicionar em seu portfólio de produtos o manipulador robótico colaborativo. Este
produto irá complementar a área de automação e modernização de sistemas produtivos que a
empresa já atende atualmente.
Segundo Rozenfeld et al. (2006), desenvolver produtos consiste em um conjunto
de atividades por meio das quais, busca-se, a partir das necessidades do mercado e das
possibilidades e restrições tecnológicas, e considerando as estratégias competitivas e de
13
produto da empresa, chegar às especificações de projeto de um produto e de seu processo de
produção, para que a manufatura seja capaz de produzi-lo.
Portanto, a finalidade deste trabalho de conclusão de curso de Engenharia de
Produção é dar suporte no desenvolvimento conceitual de um manipulador robótico
colaborativo. Tendo em vista que esta modalidade de equipamento, por possuir um nível
tecnológico muito alto, não é atualmente fabricado no Brasil, e sim apenas revendido. O
desenvolvimento deste produto e o sucesso de sua implementação no mercado se tornará chave
para o crescimento da empresa estudada na América Latina e no mundo.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
A robótica, por exemplo, viabiliza a substituição de pessoas que trabalham em
ambientes perigosos e insalubres, realizando tarefas repetitivas, inseguras ou em contato com
materiais tóxicos. A substituição desses agentes por robôs evita riscos físicos, ergonômicos e
psicossociais, transferindo-os para tarefas mais inteligentes e seguras nas fábricas. (GROUP-
PROMOTION, 2017).
A empresa, atuante da área de automação e robótica desde a sua fundação, tem em
seu planejamento de negócio o desenvolvimento de um manipulador robótico colaborativo.
Este equipamento, diferente dos robôs tradicionais, é capaz de executar suas tarefas em
simultâneo com o ser humano sem a existência do espaço confinado. Este produto por se tratar
de um equipamento bastante complexo, atualmente não é fabricado no Brasil.
Utilizando-se da metodologia de Processo de Desenvolvimento Integrado de
Produtos (PRODIP), busca-se desenvolver o projeto informacional e conceitual de um
manipulador robótico que seja capaz de operar em simultâneo e aliado à mão de obra humana.
Esta metodologia tem como objetivo guiar o desenvolvimento de novos produtos durante todas
as suas fases de criação. Além disso, fornece ferramentas que simplificam o estudo da estrutura
funcional de um produto complexo como um manipulador robótico.
Este trabalho possui o propósito de elaborar uma solução para o problema de
pesquisa: Como desenvolver, de modo conceitual, um manipulador robótico que seja capaz de
interagir e auxiliar o ser humano em suas tarefas diárias em seu ambiente de trabalho tornando-
o mais seguro e produtivo?
14
1.2 OBJETIVOS
Nesta seção serão abordados o objetivo geral e os específicos que estruturam o
desenvolvimento deste trabalho.
1.2.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho consiste em desenvolver o projeto conceitual de
um manipulador robótico colaborativo utilizando a metodologia de projeto integrado de
produtos (PRODIP).
1.2.2 Objetivo Específico
Os objetivos específicos estipulados, que possuem a função de fundamentar o
objetivo geral deste trabalho, são:
- Conhecer o desenvolvimento do produto de forma a reduzir os riscos de
engenharia e de processo produtivo.
- Utilizar de métodos estruturados e sistemáticos no desenvolvimento de um novo
produto.
- Compreender os requisitos funcionais do produto e sintetizar as informações
geradas pelas ferramentas PRODIP de forma a tornar o processo de desenvolvimento de um
novo projeto mais eficiente.
- Desenvolver diferentes alternativas na tratativa dos requisitos do produto com o
intuito de selecionar a concepção mais indicada.
1.3 JUSTIFICATIVA
A engenharia de produção desenvolveu-se, ao longo do século XX, em resposta às
necessidades de desenvolvimento de métodos e técnicas de gestão dos meios produtivos
demandada pela evolução tecnológica e mercadológica. Enquanto que os ramos tradicionais
da Engenharia, cronologicamente seus precedentes, evoluíram na linha do desenvolvimento
da concepção, fabricação e manutenção de sistemas técnicos, a Engenharia de Produção veio
a concentrar-se no desenvolvimento de métodos e técnicas que permitissem otimizar a
utilização de todos os recursos produtivos. (CUNHA, 2002).
15
Neste contexto, o profissional de Engenharia de Produção se envolve de forma
integral no que diz respeito aos processos produtivos e de desenvolvimento de produtos. Estas
abordagens metodológicas e cientificas cada vez mais se tornam chaves para o sucesso de
empresas de pequeno e médio porte.
O PDP pode ser definido como um conjunto de atividades por meio das quais se
busca, a partir das necessidades do mercado e das possibilidades e restrições tecnológicas, e
considerando as estratégias competitivas e de produto da empresa, chegar às especificações de
projeto de um produto e de seu processo de produção, para que a manufatura seja capaz de
produzi-lo. Ainda, o desenvolvimento de produto envolve o acompanhamento do produto após
o lançamento, bem como o planejamento da descontinuidade do produto no mercado
incorporando estes conceitos na especificação do projeto atendendo assim, todas as
necessidades do produto ao longo do seu ciclo de vida. (ROSENFELD et al., 2006).
Com base nestas aptidões do Engenheiro de Produção, o exercício da aplicação de
metodologias de desenvolvimento de produto torna-se factível tanto para o profissional da área
quanto para as empresas que o contratam. É bem sabido que um produto pode ser desenvolvido
em uma infinidade de maneiras, seguindo diferentes métodos e abordagens técnicas. Contudo,
ao estudar o desenvolvimento de um produto de forma sistemática antes de sua fabricação,
utilizando-se de métodos consolidados e confiáveis, amplia-se o campo de visão reduzindo
drasticamente os riscos, os custos e até mesmo o tempo do projeto.
Desta forma, este trabalho tem como propósito aplicar o método PRODIP e suas
ferramentas de desenvolvimento de produto, de forma a maximizar os resultados do
departamento de engenharia da empresa estudada no desenvolvimento de um novo produto.
1.4 ESTRUTURA
O presente trabalho está subdividido em 06 (seis) capítulos os quais detalham todo
o desenvolvimento do projeto desta pesquisa. O primeiro capítulo tem por objetivo apresentar
a relevância deste trabalho de um ponto de vista acadêmico e profissional. Este capítulo é
composto por introdução, problema da pesquisa, objetivos e a justificativa de sua criação.
No segundo capítulo é apresentado a revisão dos conceitos bibliográficos que
fundamentam a metodologia utilizada no processo de desenvolvimento de produtos
industriais. Esta metodologia está dividida em 03 macro fases: planejamento, projetação e
implementação. Neste trabalho será apresentado as duas primeiras fases da macro fase de
projetação.
16
No terceiro capítulo será apresentado o tipo de pesquisa utilizado no
desenvolvimento deste trabalho e a sua adequação destes conteúdos com a caracterização da
empresa estudada.
No quarto capítulo inicia-se a fase de projeto informacional onde se apresenta o
processo de coleta das informações pertinentes ao desenvolvimento do produto proposto
considerando interesses da empresa frente a oportunidade de negócio e no problema de projeto.
Nesta etapa busca-se fundamentar o desenvolvimento com base nas informações de mercado,
no estudo de concorrentes e na experiência dos especialistas da equipe de projeto.
No quinto capítulo é apresentada a fase de projeto conceitual, que tem como
objetivo unificar as informações adquiridas nas etapas anteriores para criar as concepções do
produto. Nesta etapa faz se o uso de ferramentas como a matriz morfológica, matriz de decisão
e de criatividade construtiva. Com a conclusão desta etapa, o projeto conceitual estará definido
de forma a atender as características funcionais levando em consideração o posicionamento da
empresa.
No sexto capítulo é apresentado a conclusão do trabalho bem como o resultado da
pesquisa. Ao concluir esta etapa é possível apresentar o projeto conceitual às partes
interessadas da empresa avaliarem se o modelo proposto atende as suas necessidades.
1.5 DELIMITAÇÃO ASSUNTO
No processo de desenvolvimento de produtos existem inúmeras metodologias e
ferramentas, de diferentes autorias, cada qual em sua plena capacidade de gerar resultados
positivos. Contudo, este presente trabalho visa a aplicação da metodologia de projeto adaptada
por Romano (2003) e Back et al. (2008). Esta metodologia possui 03 (três) etapas
denominadas de macro fases do projeto, sendo ainda subdivididas em 09 (nove) fases.
O presente trabalho propõe a aplicação das duas primeiras fases da macro fase de
projetação sendo elas, o projeto informacional e o projeto conceitual, apresentados
respectivamente nesta ordem.
Com a aplicação destas duas fases da metodologia selecionada, será obtido o
projeto conceitual do manipulador robótico colaborativo, deixando a critério da empresa a
realização das demais fases da metodologia para a conclusão do desenvolvimento do produto.
17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
No presente capítulo será apresentada a revisão bibliográfica dos tópicos que são
relevantes para o desenvolvimento deste trabalho. Os tópicos aqui relacionados estarão em
concordância direta com a metodologia de desenvolvimento integrado de produtos PRODIP e
suas ferramentas auxiliares, assuntos estes que são imprecindíveis na elaboração da proposta
de projeto.
2.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA PROJETO
Projeto é uma atividade predominantemente cognitiva, fundamentada em
conhecimento e experiência, dirigida à busca de soluções ótimas para produtos técnicos, a fim
de determinar a construção funcional e estrutural e criar documentos com informações precisas
e claras para a fabricação. (Back et al. 2008).
Para Fonseca (2000), o projeto aplicado ao ramo de engenharia, por sua vez, é uma
atividade tecnológica, estruturada e gerenciável que visa à solução de problemas típicos da
engenharia, voltada ao futuro e usando a criatividade.
Ao estudarmos o termo projeto, é muito comum encontrarmos a ligação deste
termo em atividades que propõem a solução de um problema. Neste caso, um projeto pode ser
visto como um planejamento estruturado, ou seja, que segue um processo cuja finalidade é
gerar uma nova solução e ou uma solução melhorada para um determinado problema.
Segundo Pahl e Beitz (2011), os métodos de desenvolvimento de produto - assunto
que envolve integralmente a função de projetar, se torna aplicável quando além do
conhecimento específico no assunto, os projetistas passam a trabalhar de forma sistêmica e
seguem medidas organizacionais.
2.2 PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO
O modelo utilizado para o desenvolvimento deste trabalho é o modelo PRODIP –
Processo de Desenvolvimento Integrado de Produtos que segundo Back et. al (2008), é
definido como:
“[...] um modelo que contribui para que as empresas passem a executar um processo
de desenvolvimento de produtos formal, sistemático e integrado aos demais
processos empresariais, e participantes da cadeia de fornecimento, clientes finais
[...]”.
18
Para Romano (2003), o processo de desenvolvimento de produtos consiste na
realização de uma série de atividades, que vão desde a detecção da oportunidade de negócio,
até o lançamento do produto no mercado.
As empresas cada vez mais buscam por alternativas mais seguras e produtivas para
desenvolverem os seus produtos e serviços. Ao tomar como base as metodologias existentes
de desenvolvimento de produto, os riscos de errar se tornam menores. Métodos estes que são
baseados em inúmeras bibliografias e em diversos trabalhos passados, podem garantir que as
chances do sucesso sejam maiores e que ainda podem reduzir os custos envolvidos no projeto.
O método PRODIP é dividido em 03 macrofases e são elas: planejamento,
projetação e implementação, conforme ilustrado na figura 2.1.
Figura 2.1 - Etapas do modelo de projeto PRODIP
Fonte: Adaptado de Romano (2003) e Back et. al (2008).
Com o uso das metodologias de desenvolvimento de produto, pode-se organizar
de melhor forma as informações obtidas durante todo o processo. Desta forma, auxiliam no
processo de tomada de decisões quando relacionados com tempo e custo do desensolvimento.
Segundo Smith e Reinertsen (1991) apud Back et. al (2008, p. 15), na figura 2.2 a
seguir, o custo do projeto em desenvolvimento é na ordem de 5%, mas o efeito de decisões tomadas
nesta fase afeta cerca de 70% do custo total do produto.
19
Figura 2.2 - Influências sobre o custo do produto
Fonte: Smith e Reinertsen (1991).
2.2.1 Planejamento
O objetivo desta fase consiste em garantir o planejamento do projeto do produto
de forma sistêmica e controlada. A macro fase de planejamento está dividida em 02 fases, são
elas: planejamento do produto e planejamento do projeto. Ambas propõem a elaboração de um
“plano de projeto” para o produto e ou serviço a ser elaborado. O plano de projeto serve como
conteúdo de entrada para a fase seguinte da metodologia, conforme mostra a Figura 2.2.
No presente trabalho, não serão apresentadas as fases da etapa de planejamento,
uma vez que a equipe de marketing e o comitê executivo da empresa estudada já o forneceram
pronto para o departamento de engenharia. Este documento, por sua vez é composto de valores,
nomes de colaboradores e informações de fornecedores e parceiros que são confidênciais para
a empresa, portanto não serão divulgadas nesta dissetação.
2.2.2 Projetação
A macro fase de projetação é subdividida em 04 fases, são elas: projeto
informacional, projeto conceitual, projeto preliminar e projeto detalhado. Esta macro fase
possui como função assimilar o desenvolvimento do produto com diversas questões
pertinentes a sua forma, funcionamento e processo de fabricação e ciclo de vida.
20
Segundo Back et. al (2008), os resultados principais de cada fase da projetação são
respectivamente, as especificações de projeto, a concepção do produto, a viabilidade técnica e
econômica do produto e a documentação do produto.
O presente trabalho apresentará as duas primeiras fases da macro fase de
projetação, sendo elas o projeto informacional e o projeto conceitual, tendo so seu
encerramento na etapa de projeto conceitual.
2.2.3 Implementação
Na macrofase de implementação se executa o plano de manufatura do produto
desenvolvido em uma linha de produção. Esta etapa é composta de 03 fases, são elas:
preparação da produção, lançamento e validação do produto.
Segundo Back et. al (2008), os resultados destas fases são, respectivamente, a
liberação do produto, a liberação do lote piloto e a validação do produto.
2.3 FLUXOGRAMA DO DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
O uso de metodologias tem por finalidade garantir que o desenvolvimento das
tarefas siga procedimentos definidos e sistemáticos com a finalidade de garantir um melhor
rendimento durante o processo de projeto e com isso melhores resultados em sua conclusão.
A figura 2.3 demonstra a sequência das atividades relacionadas ao
desenvolvimento do manipulador robótico colaborativo.
21
Figura 2.3 - Sequência de atividades de projeto
Fonte: Mazute (2014).
2.4 PROJETO INFORMACIONAL
O projeto informacional trata da identificação das necessidades dos clientes, e da
transformação dessas necessidades em especificações de projeto do produto. Para isso, utiliza-
se uma metodologia, que prescreve passo a passo o caminho a ser percorrido pela equipe de
projeto, para que essa transformação de informações seja feita de forma organizada (Back &
Forcellini, 2001).
Como podemos observar na figura 2.3, o projeto informacional sucede a etapa de
planejamento do projeto, o que significa que ele é alimentado pelas informações coletadas na
etapa de planejamento. Estas informações são comumente obtidas através de pesquisa de
mercado, estudo de concorrentes e em forma de consulta nas bibliografias existentes.
22
A primeira fase da etapa de projetação tem por principal função a coleta das
informações provenientes de clientes e ou usuários finais do produto. Estas informações são
conhecidas como requisitos dos clientes e ou necessidades dos clientes como proposto por
Pahl e Beitz (1996).
Segundo Fonseca (2000), as informações do projeto informacional devem ser
obtidas diretamente do cliente, e em seguida precisam ser traduzidas para a linguagem de
projeto. Essa necessidade se dá pelo fato de que muitas vezes a linguagem do usuário não é
adequada para a realidade técnica de projeto.
A figura 2.4 exemplifica o procedimento de transformação das informações do
projeto informacional como proposto por Fonseca (2000).
Figura 2.4 - Transformação das informações
Fonte: Adaptado de Fonseca (2000).
Segundo Farina (2010), as especificações de projeto constituem uma lista de
objetivos que o produto a ser projetado deve atender. Elas apresentam duas funções, sendo a
primeira “direcionar o processo de geração de soluções” e a segunda “fornecer as bases para
os critérios de avaliação das fases posteriores do processo de projeto”.
Os recursos necessários para um projeto mudam durante o seu ciclo de vida. O
padrão típico dos recursos necessários para um projeto segue uma curva previsível, sendo
possível dividir o ciclo de um projeto em fases de projeto. (ROMANO, 2003).
Com estas informações, sabe-se que o projeto informacional tem como um de seus
objetivos a determinação das principais fases do ciclo de vida do produto. Estas fases são
também conhecidas como fases do ciclo de vida do produto e o acompanham desde a definição
do projeto até o seu encerramento conforme mostra a figura 2.5.
23
Figura 2.5 - Ciclo de vida do produto
Fonte: Fonseca (2000).
Na presente fase, buscou-se através de aplicação de um brainstoming em uma
reunião com a equipe de projetos para a geração de ideias, debatendo sobre requisitos dos
clientes e estudo dos concorrentes com a finalidade de reunir informações pertinentes ao
produto. Após essa etapa, com o auxílio das ferramentas de projeto matriz de decisão Pugh e
matriz de Roth, estas informações foram transformadas em especificações do projeto. Estas
especificações são conteúdos necessários para a entrada na fase seguinte da metodologia, a
fase de projeto conceitual.
2.5 PROJETO CONCEITUAL
De uma forma mais detalhada, segundo Pahl & Beitz (2011), o projeto conceitual
é a parte do processo de projeto na qual, pela identificação dos problemas essenciais através
da abstração, pelo estabelecimento da estrutura de funções e pela busca de princípios de
solução apropriados e suas combinações, o caminho básico da solução é exposto através da
elaboração de uma concepção de solução.
24
O processo de adequação das informações provenientes da fase de projeto
informacional começa nas especificações de projeto. Nesta etapa os dados são utilizados de
forma a provocar possíveis princípios e ou alternativas de solução para cada requisito do
usuário.
Segundo Back (2008), para atingir o propósito desta fase são realizadas diversas
tarefas que buscam, primeiramente, estabelecer a estrutura funcional do produto. Esta
atividade envolve a definição da função global a ser executada, bem como suas sub funções.
Para Farina (2010), esta fase está subdividida em: (i) a estruturação funcional do produto que
descreve o comportamento dos elementos físicos que virão constituir a máquina; (ii)
concepção da matriz morfológica que demonstra os princípios de soluções das possíveis
formas construtivas do equipamento.
Com o uso das informações do projeto informacional é possível a definição da
função global do produto. Segundo Pahl & Beitz (1996), o detalhamento da função global
corresponde ao passo de estabelecimento da estrutura de funções. Uma estrutura de funções é
um conjunto de funções interligadas por fluxos (que podem ser de energia, material ou sinal)
representados graficamente através de um diagrama de blocos.
Na figura 2.6 é apresentado um exemplo de função global juntamente do uso do
fluxograma de material, energia e sinal como proposto por Pahl & Beitz (1996).
Figura 2.6 - Definição da função global
Fonte: Pahl e Beitz (1996).
Segundo Dofour (1996) apud Farina (2010) o projeto conceitual pode ser
dividido em 07 (sete) etapas, conforme mostrado no quadro 2.1 a seguir.
25
Quadro 2.1 - Etapas do projeto conceitual
PROJETO
CONCEITUAL
ESPECIFICAÇÕES
Abstrair e identificar os problemas principais
Estabelecer estruturas de funções, funções globais e funções parciais e
procurar princípios de soluções que satisfaçam as sub-funções
Combinar princípios de soluções que satisfaçam as funções globais e
selecionar as combinações adequadas
Estabelecer variantes de conceito e valiar variantes de concepção contra
os critérios técnicos e econômicos
Conceito
Fonte: Pahl & Beitz, (1977) apud Farina, (2010).
Após a definição da função global, é possível elaborar variadas concepções de
produto e ou princípios de solução a fim de atender aos requisitos do projeto. Para a formulação
destas concepções, utiliza-se da ferramenta matriz morfológica, proposta por autores como
Back et al. (2008) e Pahl e Beitz (2011), conforme mostrado na figura 2.7.
Figura 2.7 - Exemplo de matriz morfologica
Fonte: Pahl & Beitz (2011).
26
Segundo Back (2008), o método da matriz morfológica consiste em uma pesquisa
sistemática de diferentes combinações de elementos ou parâmetros, com o objetivo de
encontrar uma nova solução para o problema.
Além da matriz morfológica, também se é aplicável o uso de outras ferramentas
como a matriz de decisão (Pugh), quadros avaliativos e as ferramentas CAD para o
desenvolvimento geométrico e visual do produto e de seus princípios de solução.
O projeto conceitual será a última etapa apresentada neste trabalho, deixando
assim as demais fases da metodologia para serem elaboradas e estudadas em ocasiões futuras
como bem interessar à empresa estudada.
2.6 CONTEXTUALIZAÇÃO DO MANIPULADOR ROBÓTICO ARTICULÁVEL
Segundo a Associação das Indústrias da Robótica (RIA) apud Pazos (2002), um
robô pode ser definido como um manipulador reprogramável, multifuncional, projetado para
mover materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais em movimentos variáveis
programados para a realização de uma variedade de tarefas.
A robótica vem sendo empregada nas mais variadas etapas dos processos
produtivos e industriais. A necessidade de se adequar ao rápido crescimento tecnológico de
processos industriais é o fator que mais fomenta o uso de robôs para automatizar os sistemas
produtivos. Segundo Groover (1988), na indústria os robôs do tipo manipulador são
empregados em várias aplicações sendo sua maioria a movimentação de materiais, peças e
ferramentas de diversos tipos.
2.6.1 Estrutura de um manipulador robótico
Um robô pode possuir diferentes características que vão de acordo com a sua
função e tipo de aplicação. No caso dos robôs manipuladores do tipo antropomórficos (que
simulam o funcionamento de um braço humano mecanizado), sua estrutura mecânica
convencional é formada por mecanismos articulados chamados de juntas robóticas que
conferem ao robô o seu número de graus de liberdade (número de eixos).
Conforme Craig (2005, p. 05), a respeito dos graus de liberdade de um
manipulador, tem-se que:
“O número de graus de liberdade que um manipulador possui é o número de
variáveis independentes de posição que precisam ser especificadas para a
localização de todas as partes do mecanismo.” (Craig, 2005).
27
As juntas robóticas são interligadas por hastes modulares estruturais denominadas
de “elos” que sustentam as juntas robóticas permitindo a extensão de seu alcance de trabalho.
O dispositivo encarregado de fixar os objetos está localizado na extremidade do robô e é
chamado de efetuador, que pode ser em forma de pinça, garra, ventosa e entre outros.
Manipuladores robóticos são constituídos por interligamentos rígidos, que são
conectadas por juntas que permitem movimentos relativos de entre seus interligamentos
vizinhos. Estas juntas são normalmente equipadas com sensores de posição que possibilitam a
medição relativa da posição atual de interligações próximas. No caso de juntas rotativas ou de
revolução, estes deslocamentos são chamados de juntas angulares. (CRAIG, 2005).
Os movimentos do robô manipulador são normalmente gerados por acionamentos
eletromecânicos que são controlados por sinais elétricos enviados por um computador. A
energia e os sinais elétricos são enviados para os motores que ligados a um sistema mecânico
de transmissão, formam a junta robótica, o componente gerador de movimento. A figura 2.8
ilustra o esquemático de um manipulador do tipo antropomórfico com até 05 graus de
liberdade (GDL).
Figura 2.8 - Exemplo de manipulador robótico
Fonte: Adaptado de Pazos (2002).
28
Por fim, os movimentos gerados pelo manipulador são coordenados por uma
relação matemática denominada de cinemática. Para cada tipo de robô cria-se um modelo de
cinemática específica que o torna controlável por meio do comando numérico
computadorizado (CNC) e ou por funções paramétricas.
2.6.2 Caracterização da função colaborativa
A empresa Robotiq, define o termo “robô colaborativo” como uma característica
que envolve uma grande variedade de modelos com diferentes recursos. Contudo, todos eles
compartilham um objetivo comum: trabalhar lado a lado com os humanos e ajudá-los em suas
tarefas.
Segundo Henriksen (2017), células automatizadas com estrutura fixa e ou
permanentes são de custo elevado e exigem mais tempo para serem reconfiguradas. Nos dias
de hoje, lotes menores de produção e a alta demanda por customização de produtos promovem
uma grande vantagem em favor dos robôs colaborativos devido a sua flexibilidade e adaptação.
Em relação à aos fatores de segurança, podemos afirmar que os robôs
colaborativos são de certa forma desenvolvidos especialmente para permitirem a segurança
operacional durante a execução de suas tarefas em colaboração com os humanos. Segundo a
Robotiq, esta categoria de robôs possuem os seguintes aspectos técnicos que contribuem
diretamente para a adequação da função colaborativa:
a. Limitadores de força e de potência – Nos robôs com limitação de força, todas as
juntas robóticas são equipadas com um dispositivo de sensor de força, portanto o
robô consegue sentir se existe impactos que causam forças excessivas nas juntas.
Os sensores são extremamente sensíveis e podem detectar até mesmo pequenos
impactos e são projetados para interromper o movimento quando uma força externa
é detectada.
b. Velocidade e monitoramento de movimento – Um robô quando equipado com
um sistema de visão ou sensores de presença podem antecipar as possíveis colisões
mantendo uma distância mínima de segurança com relação aos objetos próximos.
O robô com o recurso de detecção de presença pode ainda reduzir sua velocidade
quando sentir que tem algum objeto próximo ao mesmo tempo que pode resumir o
seu movimento quando sentir que o objeto se afastou. Contudo, para algumas
aplicações ou locais de instalação, pode ser necessário a inclusão de grades de
proteção.
29
c. Design “impacto suave” – Os robôs colaborativos são projetados com um conceito
de geometria suave e curva de forma a não causar danos em casos de contato com
os operadores. A classe de robôs colaborativos possui superfícies orgânicas e
arredondadas e seus mecanismos são integrados e isolados do contato com o meio
externo, recursos que reduzem os riscos de danos nos impactos. Em comparação,
os robôs de classe industrial possuem arestas cortantes, mecanismos expostos e
pontos de perfuração.
As características apresentadas pelos manipuladores robóticos podem ser usadas
em conjunto para substituir o trabalho do homem em casos complicados e perigosos como
operações em ambientes hostis e prática de trabalhos repetitivos (CAMPBELL et. al, 2008).
Segundo Siciliano (2009), tais manipuladores representam um dos mais avançados
produtos industriais e que por conta de seu baixo peso, estes robôs oferecem uma performance
interessante na interação com o ambiente garantindo segurança em caso de contatos com seres
humanos.
Esta categoria de robôs que possui a função colaborativa está sendo inserida
principalmente nas operações onde o trabalho é repetitivo, que necessitam de múltiplos turnos
e que não admitem o erro humano no processo. Este ambiente de trabalho, juntamente com a
pressão psicológica sobre os operados, muitas vezes coloca em riscos à saúde dos operadores
e indiretamente a qualidade do serviço. São ainda mais indicados, em linhas de produção onde
os robôs industriais não podem ser instalados devido à incompatibilidade de adequação de
aparatos de segurança, que em muitos casos ocupam espaço extra, o investimento é alto e o
trabalho fica intermitente e até mesmo improdutivo.
O quadro 2.2 faz a comparação entre as principais diferenças e características dos
robôs colaborativos e industriais.
Quadro 2.2 - Quadro comparativo robôs colaborativo e industrial
Aspecto Robôs Colaborativos Robôs Industriais
Versatilidade
Altamente flexíveis, executam
diversas tarefas, não requer
adequação da linha
Não são flexíveis, executam
tarefas designadas na
implantação, mais indicado para
repetitividade
Continua...
30
Instalação Intercambiável, móvel e rapidamente
instalado
Fixado, geralmente são
chumbados no solo, não são
facilmente transportados
Programação
Interface amigável, rápida
programação com sistema move-by-
touch (robô grava o movimento do
operador e repete)
Programação dedicada e
especial para o produto que está
na linha, não possui sistema
move-by-touch
Operação
Interação direta com operários, rápido
aprendizado, não necessita de
profissionais altamente qualificados,
não oferece riscos
Não interage com operador,
difícil aprendizado, requer
profissional qualificado e
qualquer erro pode causar dano
aos operadores
Segurança
Todas as articulações possuem o
sistema de segurança que evitam que
o robô cause danos ao operador
Necessita de isolamento de
célula com cercas, sensores de
presença, sinais luminosos e
ainda existem riscos
Interação
Operador Frequente Baixa
ROI –
Retorno de
Investimento
Rápido retorno mesmo em linhas de
baixa produtividade, economia na
mão de obra especializada
O retorno é rápido e justificável
em linhas de alta produtividade
devido aos altos investimentos
na integração
Fonte: Adaptado de Robotiq – Collaborative Robots in Global Companies (2016).
2.6.3 Estado da arte do mecanismo para robôs colaborativos
As juntas robóticas utilizadas nos robôs colaborativos possuem diversas
características e recursos que os robôs da classificação industrial não possuem. Esse fator se
dá por conta da necessidade de inserir funções eletromecânicas que capacitem o robô a
trabalhar em um ambiente compartilhado com os humanos.
Segundo Schäeffer et. al (2007), em comparação com o controle dos robôs
industriais padrões, o recurso mais importante no controle dos robôs DLR (Centro
Aeroespacial Alemão), é o uso dos sensores de torque de junta aclamados de controle
suavizado para robôs, com a conformidade de controle de força e ou torque, tão bem quanto
detectores de falhas e colisões.
A figura 2.9 a seguir ilustra o conceito eletromecânico de uma junta robótica
desenvolvida para robôs LWR (robôs de baixo peso), que no Brasil são conhecidos como robôs
colaborativos.
31
Figura 2.9 - Conceito de junta mecatrônica de um robô LWR
Fonte: DLR (2007).
2.6.4 Aspectos relativos aos padrões de segurança ISO-10218
Os manipuladores robóticos que são categorizados como colaborativos devem
seguir os padrões estipulados pelas normas internacionais, neste caso determinadas pela ISO
– Organização de Padrões Internacionais. Estas normas regulamentadoras conferem aos
equipamentos e aos processos produtivos diretrizes que devem ser seguidas com a finalidade
de garantirem níveis padrões de segurança e qualidade operacional.
Segundo a ISO, um padrão internacional estabelece regras, diretrizes ou
características para as atividades ou para seus resultados, objetivados em alcançarem um grau
ótimo de qualidade em um dado contexto. Este processo ocorre de várias formas. Da parte dos
padrões de produto, os exemplos incluem: métodos de teste, prática de códigos, diretrizes
padronizadas e gerenciamento de sistemas padrões.
32
Com relação aos robôs colaborativos, a ISO determinou um grupo de normativas
para que os robôs desta categoria devem se adequar, esse padrão é chamado de ISO 10218-
2011 e é definido por:
“...uma especificação de requisitos e diretrizes inerentes ao projeto seguro, medidas
de proteção no uso dos robôs industriais. Ela descreve os perigos básicos associados
com os robôs e provem os requisitos que eliminam ou adequadamente reduzem os
riscos associados com estes perigos.” (ISO, 2011).
Para o correto desenvolvimento do equipamento, está previsto em etapas futuras
que a empresa efetue a compra das normas com o objetivo de garantir que o produto esteja em
conformidade com os padrões internacionais.
33
3 METODOLOGIA
O presente capitulo tratará de apresentar a metodologia utilizada na pesquisa e no
desenvolvimento deste trabalho.
3.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA
Nesta etapa descreve-se a metodoogia de pesquisa para o estudo proposto. Esta
classificação está relacionada com a sua natureza, o seu tipo, abordagem e o procedimento
utilizado, conforme mostra a figura 3.1.
Figura 3.1 - Classificação metodologia de pesquisa
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
Segundo Gil (2002), pode-se definir pesquisa como o procedimento racional e
sistemático que tem como objetivo proporcionar respostas aos problemas que são propostos.
A pesquisa é requerida quando não se dispõe de informação suficiente para responder ao
problema, ou então quando a informação disponível se encontra em tal estado de desordem
que não possa ser adequadamente relacionada ao problema.
A natureza desta pesquisa é dada como aplicada, pois, se trata de uma aplicação
prática com a finalidade de resolver um problema com o desenvolvimento de um produto. O
34
presente trabalho vai em busca de princípios de solução para o desenvolvimento do
equipamento proposto, não se tratando apenas de um estudo da teoria.
O objetivo desta pesquisa, que se enquadra na classificação de “tipo de pesquisa”,
é descritivo pois além de estudar o problema ela também descreve e registra os resultados
encontrados. Segundo Castilho et al. (2014), a pesquisa descritiva promove estudo, análise,
registro e interpretação dos fatos do mundo físico, sem a interferência do pesquisador. Os
dados encontrados geralmente são coletados pela aplicação de entrevista, questionário e ou
observação.
Com relação a abordagem de pesquisa para este trabalho, trata-se de uma
abordagem qualitativa pois conta com aspectos referentes a coleta de dados de modo prático.
Os dados foram extraídos de documentos técnicos, análises de concorrentes e através de
entrevistas diretas com especialistas da área de engenharia. Segundo Ramos (2009), a
abordagem qualitativa das informações também se dá por meio de descoberta, descrição,
compreensão de dados e participação do pesquisador no processo de estudo.
O procedimento utilizado neste trabalho foi o de estudo de caso pois se trata de um
caso específico de desenvolvimento de um determinado produto em uma determinada
empresa. Segundo Castilho et al. (2014), o estudo de caso é caracterizado por ser um modelo
de pesquisa que tem como objeto de investigação de uma entidade bem definida, como por
exemplo, uma pessoa ou um grupo de pessoas, uma comunidade, uma organização e ou uma
implantação de um processo tomados como uma unidade de análise.
3.2 CARACTERICAÇÃO DA EMPRESA
A empresa, onde se aplicou o estudo de caso para o desenvolvimento deste
trabalho, atua no desenvolvimento de equipamentos e robôs para automação de indústrias. Esta
organização é classificada como de pequeno porte e foi fundada no ano de 2007, atualmente
está instalada no município de Palhoça localizado no estado de Santa Catarina.
De forma a garantir a segurança e sigilo das informações da empresa estudada,
optou-se por não diretamente informar o nome da organização. Além disso, algumas
informações referentes às tecnologias envolvidas no desenvolvimento do produto também
foram mantidas sigilosas, afim de preservar a propriedade intelectual da empresa.
A organização conta com um corpo técnico de aproximadamente 20 (vinte)
colaboradores, dentre eles engenheiros, mestres, doutores e profissionais das áreas de
35
administração, marketing e TI. Esta empresa segue a estrutura organizacional conforme
demonstra a figura 3.2.
Figura 3.2 - Estrutura organizacional da empresa estudada
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017)
O processo de desenvolvimento de novos produtos para a empresa segue um fluxo
interno que tem por objetivo organizar e sistematizar o trabalho das equipes. A implantação
desde fluxo se deu por necessário logo na fundação da empresa com a finalidade de garantir
que a inovação andasse de acordo com o mercado. Este método utilizado envolve diretamente
as áreas de marketing, engenharia e produção, conforme ilustrado na figura 3.3.
Figura 3.3 - Ciclo de desenvolvimento de novos produtos
Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
36
4 PROJETO INFORMACIONAL
Neste capítulo é apresentado o procedimento para a obtenção das especificações
de projeto necessárias para o desenvolvimento conceitual do manipulador robótico
colaborativo. Desta forma, o capítulo aborda a aplicação das ferramentas da primeira fase da
metodologia de projeto utilizada, o projeto informacional. O objetivo desta etapa é a
identificação das necessidades dos clientes partindo do problema de projeto e transformar estes
dados em marcações e ou metas que o produto deve atender.
De acordo com Fonseca (2000), a fase de projeto informacional é onde se
sistematiza a documentação técnica e se efetiva a obtenção da lista de especificações para o
projeto a ser desenvolvido. Portanto, se torna necessário a compreensão das diferenças entre
necessidade, requisito e especificação de projeto. O autor busca um melhor esclarecimento na
diferenciação destes tópicos através do quadro 4.1.
Quadro 4.1 - Categorias de informação na fase de projeto informacional
Fonte: Fonseca (2000).
O quadro apresentado por Fonseca demonstra quais são as categorias de
informações que devem ser levantadas junto aos clientes internos e externos da organização.
Ainda, segundo Fonseca (2000), o projeto informacional é utilizado para
transformar a informação de entrada em especificações de projeto. Estas especificações se
constituirão no guia dos trabalhos nas fases posteriores do processo de projeto, razão pela qual
a sua obtenção implica numa responsabilidade para o sucesso do projeto no seu conjunto. Ele
busca esclarecer que o projeto informacional, inserido no processo geral de projeto, é
esquematizado conforme demonstra a figura 4.1 a seguir.
37
Figura 4.1 - Processo geral de projeto
Fonte: Fonseca (2000).
A figura acima ilustra a fase do projeto informacional sendo antecedida por
necessidades do projeto e sucedida por especificações do projeto. As especificações de projeto,
segundo Fonseca (2000), são informações de cunho básica para fases posteriores do processo
de desenvolvimento de produto, mas, que devem ser previamente trabalhadas partindo de
informações iniciais brutas. A figura 4.3 a seguir, ilustra as etapas a serem seguidas para o
cumprimento da fase de projeto informacional.
38
Figura 4.2 - Etapas do projeto informacional
Fonte: Adaptado de Mazute (2014).
4.1 ETAPA 01 – PESQUISAR INFORMAÇÕES SOBRE O TEMA DO PROJETO
Esta etapa, seguindo a metodologia, é dividida em duas partes sendo a primeira
“pesquisar por informações técnicas” e a segunda “estabelecer ciclo de vida do produto”.
4.1.1 Tarefa 01 – Pesquisar por informações técnicas
Através de uma pesquisa de cunho técnico em busca de dados de equipamentos e
soluções de automação que executassem as funções de um robô colaborativo no mercado atual,
39
foram encontrados alguns modelos, sendo os principais: Kuka LBR iiwa, Universal Robots
UR10 e Rethink Robots Sawyer. Ambos os equipamentos listados são de origem internacional
e, portanto, não possuem fabricação no território nacional, fator que torna o custo destes
equipamentos alto e com linhas de crédito bastante limitadas.
Segundo Fonseca (2000), a busca por informações sobre o projeto deve ser dirigida
em três direções: procura de patentes sobre o produto que vai ser projetado, procura de
tecnologias e métodos de fabricação disponíveis e procura de informações sobre produtos
similares.
Da procura anterior pode-se extrair informação suficiente para definir os produtos
ou modelos concorrentes, tomando como base a existência de produtos similares. Dentre os
produtos similares identificados, devem ser definidos quais se constituem em líderes do
mercado pela sua qualidade ou pelo seu preço, dependendo dos objetivos definidos para o
produto. Dentre os produtos líderes, serão selecionados os concorrentes. (Fonseca, 2000).
4.1.1.1 Definição dos produtos de referência
Estão sendo considerados como produtos de referência três modelos de robôs
colaborativos dos principais fabricantes já bastante conceituados no mercado mundial. Estes
modelos por se tratarem de equipamentos de altíssima qualidade, possuem informações
técnicas que já atendem o mercado e já se enquadram nas normas regulamentadoras. Portanto,
o aproveitamento destas informações de concorrentes possui grande importância no
desenvolvimento de produtos.
Na sétima edição do E-Book da empresa Robotiq, está disponível uma lista de
detalhamentos técnicos como parâmetros funcionais, estéticos, e uma estimativa de valor de
mercado para alguns dos robôs colaborativos. O modelo a ser desenvolvido deve possuir
características técnicas funcionais bastante próximas aos modelos de benchmarking, contando
com um valor mais acessível para o mercado nacional. Os próximos quadros mostrarão as
características provenientes desta pesquisa de produtos concorrentes.
a. Modelo de referência 01 – Kuka LBR iiwa
O robô colaborativo da Kuka possui elevado nível tecnológico e é indicado para
tarefas laboratoriais ou em células de montagem de alta precisão. Este modelo de robô é o de
maior custo disponível no mercado. No quadro 4.2 a seguir estão listadas suas características
técnicas.
40
Quadro 4.2 - Informações técnicas do modelo de referência 01
Fonte: Adaptado de Robotiq Cobots E-book - Edição 07 (2017).
b. Modelo de referência 02 – Universal Robot UR10
Atualmente, o robô colaborativo UR10 da Universal Robots é o líder de vendas no
mercado nacional. Este produto alinha em seu projeto um relativo baixo custo de fabricação
quando comparado com o modelo da Kuka, com recursos que atendem as necessidades da
maioria dos clientes devido ao seu alto alcance e capacidade de carga. O quadro 4.3 apresenta
as características técnicas básicas para este modelo de referência.
Quadro 4.3 - Informações técnicas do modelo de referência 02
Fonte: Adaptado de Robotiq Cobots E-book - Edição 07 (2017).
c. Modelo de referência 03 – Rethink Robotics Sawyer
Este modelo de robô colaborativo está entre os mais conceituados no quesito de
interface de operação amigável. Conta com uma tela intuitiva e que se comunica com o usuário
enquanto executa suas tarefas. Além disso, este modelo possui câmeras em suas juntas que
41
auxiliam na detecção de objetos em seu percurso com a finalidade e evitar colisões. O seu
custo é bastante elevado se considerar o fator custo por capacidade de carga, o valor se torna
mais alto que o modelo UR10 da Universal Robots. No quadro 4.4 estão as informações
técnicas para este modelo.
Quadro 4.4 - Informações técnicas do modelo de referência 03
Fonte: Adaptado de Robotiq Cobots E-book - Edição 07 (2017).
4.1.2 Tarefa 02 – Estabelecer ciclo de vida do produto
O estabelecimento de um modelo de ciclo de vida no projeto de um produto tem
por função possibilitar uma visualização direta dos setores pelos quais o produto irá passar
durante as etapas de seu desenvolvimento.
Como definição dos elementos do ciclo de vida, Roozemburg & Eekels (1995),
apud Novaes (2005), definem que “[...] entre a criação e o descarte, o produto sofre diversos
processos, tais como: fabricação, montagem, instalação, operação, manutenção, uso,
reutilização e descarte”. Cada um desses processos traz consigo requisitos e necessidades para
o novo produto, o que induz as equipes de projeto a considerar todos os seus inter-
relacionamentos desde sua criação até o seu descarte. (FARINA, 2010).
O modelo utilizado neste trabalho, que é proposto por Fonseca (2000), se dá
conforme a figura 4.3 a seguir.
42
Figura 4.3 - Ciclo de vida do produto
Fonte: Adaptado de Fonseca (2000).
Segundo Farina (2010), com a determinação do ciclo de vida, é possível detectar
os clientes internos, intermediários e externos, envolvidos e associados a cada uma das fases
do ciclo de vida do produto a ser desenvolvido. Destaca que a definição dos clientes é um
passo importante para o levantamento de suas necessidades.
A definição das fases do ciclo de vida de um produto depende de fatores como: o
tipo de produto que vai ser projetado; o tipo de projeto a ser executado; a dimensão da demanda
do produto; proximidade do mercado consumidor; suas características de funcionamento;
características de uso e manuseio, entre outros (FONSECA, 2000).
Baseando-se no método elaborado por Fonseca, para a definição das fases do ciclo
de vida do manipulador robótico colaborativo, elaborou-se o ciclo de vida através de consultas
com as equipes de projeto e dos especialistas. Desta forma, fica definido que o objeto de estudo
utilizará das fases de projeto, fabricação, montagem, embalagem e transporte dos setores
produtivos, venda do setor de mercado e manutenção, reciclagem e descarte do setor de
consumo.
43
4.2 ETAPA 02 – IDENTIFICAR NECESSIDADES DE CLIENTES DO PROJETO
Está etapa é dividida em duas tarefas seguindo a metodologia, a primeira sendo
“definir os clientes ao longo do ciclo de vida” e a segunda “coletar as necessidades dos
clientes”.
4.2.1 Tarefa 01 – Definir os clientes do projeto ao longo do ciclo de vida
Na definição dos clientes que estão envolvidos nas fases do ciclo de vida do
produto, usa-se da consulta de especialistas, identificados conforme quadro 4.5.
Quadro 4.5 - Clientes por fase do ciclo de vida
Fonte: Adaptado de Farina (2010).
44
4.2.2 Tarefa 02 – Coletar necessidades dos clientes
Segundo Fonseca (2000), existe dois meios práticos para a geração das
necessidades dos clientes. O primeiro caminho seria a aplicação de questionários para coletar
as necessidades dos clientes boas base nas fases do ciclo de vida do produto. O segundo modo
é o uso direto da equipe de projeto e especialistas baseando-se em pesquisas de mercado,
experiência da equipe, conhecimento prático da empresa na área, listas de verificação e nos
atributos do produto.
Para a elaboração deste trabalho, foi utilizado o segundo modo, a consulta com os
especialistas e envolvidos no projeto de dentro da própria empresa. A equipe utilizou das fases
do ciclo de vida como parâmetros de estudo e da ferramenta Matriz ROTH proposta por
Fonseca cuja função é ajudar na identificação e melhorar a definição das necessidades dos
clientes.
A proposta consiste em obter as especificações de projeto, partindo de uma matriz
que tem como coordenadas as fases gerais (aproximadamente) do ciclo de vida versus aspectos
de tipo físico, organizacionais, legais, entre outros, do produto. Para cada interseção, o autor
sugere um grupo de pontos de interesse a levar em conta pelos projetistas no momento de fazer
a lista de especificações. (FONSECA, 2000, p. 26).
Utilizando das informações resultantes da consulta com os especialistas do
departamento de projetos e do uso da Matriz ROTH, foram identificadas 35 necessidades dos
clientes, listadas de acordo com as fases do ciclo de vida do produto, conforme mostra o quadro
4.6.
Quadro 4.6 - Lista de necessidades dos clientes do projeto
FASES ITEM NECESSIDADES DOS CLIENTES
PROJETO
1 Alcançar 1400 mm de braço
2 Carregar até 10 kg
3 Possibilidade de controlar de longe
4 Baixo peso
5 Proteção contra impacto e colisões com o usuário
6 Precisão no movimento
7 Usar várias ferramentas na ponta
8 Não ter arestas e ou geometrias cortantes
Continua...
45
9 Operar de forma segura e confiável
10 Mais barato que concorrência
11 Possuir velocidade
FABRICAÇÃO
12 Fácil de fazer
13 Ser separável em partes
14 Peças comuns
15 Utilizar componentes facilmente encontrados no mercado
MONTAGEM E
EMBALAGEM
16 Fácil de montar
17 Possuir manuais e explicação de montagem
18 Possuir ferramentas e artifícios de montagem
19 Usar caixas iguais
TRANSPORTE
20 Não danificar no transporte e no manuseio
21 Pegas para carregamento
22 Fácil carregamento
VENDA
23 Acompanhar o manual de funcionamento
24 Demonstração do produto
25 Garantia
MANUTENÇÃO
26 Equipe que faça manutenção
27 Peças extras na caixa
28 Desmontar facilmente
29 Requerer pouca manutenção
30 Peças baratas
31 Não quebrar na montagem e desmontagem
32 Planejamento de manutenção
RECICLAGEM 33 Os materiais devem ser recicláveis
34 Identificar os materiais por etiquetas
DESCARTE 35 Não utilizar materiais tóxicos
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
46
4.3 ETAPA 03 – ESTABELECER OS REQUISITOS DOS CLIENTES
Após a definição das necessidades dos clientes obtidas na consulta com os
executivos do projeto e ao setor comercial é efetuada a modificação dos termos genéricos em
termos técnicos de engenharia.
4.3.1 Tarefa 01 - Conversão das necessidades dos clientes em requisitos dos clientes
Esta tarefa é utilizada para melhorar a interpretação dos dados obtidos de forma
gerencial a nível técnico e específico para engenharias. Conforme proposto por Fonseca
(2000), a conversão das necessidades dos clientes deve ser sistematizada com o uso dos verbos
ser, estar e ou ter, seguidos de um ou mais substantivos, ou também com uma frase composta
por outro verbo qualquer seguida de um ou mais substantivos.
Além da conversão das informações dos clientes em uma linguagem de
engenharia, ainda nesta tarefa se qualificou o chamado “Grau de Importância” para cada um
dos requisitos dos clientes. Estes indicadores de importância para os requisitos foram obtidos
através do conhecimento técnico dos especialistas e com o apoio da equipe de projeto.
De acordo com Ogliari (1999) apud Farina (2010), “[...] usualmente a valoração
dos requisitos dos clientes é conduzida pela equipe de projeto, através da análise sistemática e
do debate sobre cada uma das necessidades e suas implicações no resultado do projeto”.
Através da realização desta conversão, foi obtida uma lista de requisitos de clientes
que é composta por 35 itens. Os requisitos dos clientes estão listados em ordem decrescente,
seguindo o seu grau de importância conforme mostra o quadro 4.7.
Quadro 4.7 - Conversão das necessidades dos clientes em requisitos dos clientes
ITEM REQUISITOS DOS CLIENTES GRAU DE
IMPORTÂNCIA
1 Ter alcance de 1400 mm 10
2 Suportar cargas de 10 kg (Payload) 10
3 Ter interface de controle remota 10
4 Ter sensor de torque 10
5 Ter sensor de posição 10
6 Ser adaptável para diversas ferramentas 10
Continua...
47
7 Ter movimentos rápidos 10
8 Ser leve 9
9 Ser ergonômico 9
10 Operar de forma segura e confiável 9
11 Ter assistência técnica disponível 8
12 Ser mais barato que concorrência 8
13 Ser fácil de fabricar 8
14 Possuir peças de reposição no cliente 7
15 Ser modular 7
16 Ter peças padronizadas 7
17 Ser de fácil montagem 7
18 Resistir ao transporte e ao manuseio 7
19 Ser de baixo nível de manutenção 7
20 Ser transportado com segurança 6
21 Ter material de apresentação 6
22 Utilizar componentes comerciais 6
23 Possuir manual de montagem 5
24 Ter manual do usuário 5
25 Ter garantias de funcionamento 5
26 Possuir ferramentas e dispositivos de montagem 5
27 Ser de fácil desmontagem 5
28 Possuir plano de manutenção periódica 4
29 Possuir olhais para içamento/carregamento 4
30 Possuir peças de reposição baratas 4
31 Ser de materiais recicláveis 4
32 Utilizar de embalagens padronizadas 3
33 Ser fácil de carregar 3
34 Ter identificação dos materiais 3
35 Utilizar materiais atóxicos 3
Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
48
4.4 ETAPA 04 – ESTABELECER REQUISITOS DO PROJETO
Esta etapa possui uma tarefa cuja função é agregar grandezas físicas e econômicas,
no sentido de maximização e ou minimização proporcional, buscando satisfazer os requisitos
dos clientes.
Segundo Fonseca (2000), uma necessidade embora traduzida para a linguagem dos
projetistas (requisitos de usuário) está, ainda, na forma de necessidade e não possui associação
com as características mensuráveis do produto. Portanto, converte-las em requisito de projeto
significa decidir algo físico sobre o produto.
4.4.1 Tarefa 01 - Conversão dos requisitos do cliente em requisitos do projeto
Ao avaliarmos o quadro de requisitos dos clientes, podemos observar que existe
uma grande quantidade de itens que contam com diferentes índices de importância. Contudo,
para a realização da conversão dos requisitos do cliente em requisitos do projeto serão usados
apenas 54% dos requisitos encontrados. Essa seletiva julgou-se necessário pelo grupo de
especialistas, que tomou como prioridade apenas os itens de maior grau de importância,
conforme mostra o quadro 4.8.
Quadro 4.8 - Lista de requisitos do projeto
REQUISITOS DO PROJETO AÇÕES METAS
Ter alcance de 1400 mm MAXIMIZAR ≥ 1400 mm
Suportar cargas de 10 kg (Payload) MAXIMIZAR ≥ 10 kg
Ter interface de controle remota MAXIMIZAR 100%
Ter sensor de torque MAXIMIZAR Sempre medir torque
Ter sensor de posição MAXIMIZAR Sempre medir posição
Ser adaptável para diversas ferramentas MAXIMIZAR Máximo possível
Ter movimentos rápidos MAXIMIZAR Máximo possível
Ser leve MINIMIZAR Mínimo possível
Ser ergonômico MAXIMIZAR Máximo possível
Operar de forma segura e confiável MAXIMIZAR Máximo possível
Ter assistência técnica disponível MAXIMIZAR Máximo possível
Ser mais barato que concorrência MINIMIZAR Mínimo possível
Continua...
49
Ser fácil de se fabricar MAXIMIZAR Máximo possível
Possuir peças de reposição no cliente MAXIMIZAR Máximo possível
Ser modular MAXIMIZAR Máximo possível
Ter peças padronizadas MINIMIZAR Máximo possível
Ser de fácil montagem MAXIMIZAR Máximo possível
Resistir a quebras MINIMIZAR Máximo possível
Ser de baixo nível de manutenção MINIMIZAR Mínimo possível
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
4.5 ETAPA 05 – ESTABELECER ESPECIFICAÇÕES DO PROJETO
Segundo Fonseca (2000), esta etapa consiste em classificar os requisitos de projeto
levando em consideração as restrições, metas e objetivos do projeto.
As especificações de projeto não definem uma solução para o problema de projeto,
sua principal função é fornecer subsídios ou critérios para tomada de decisão no que diz
respeito à avaliação e seleção de alternativas de projeto do produto. (FARINA, 2010).
4.5.1 Tarefa 01 - Quadro de especificações do projeto
Com a identificação dos requisitos de projeto, é possível criar uma lista das
especificações do projeto, cada qual classificado com seus objetivos desejáveis, a verificação
de sua etapa na metodologia, as saídas indesejáveis e um comentário sobre sua função. A lista
de especificações do projeto é de acordo com o quadro 4.9.
Quadro 4.9 – Especificações do projeto
REQUISITOS
DO
PROJETO
UN
IDA
DE
OBJETIVO
VE
RIF
ICA
R
SAÍDAS
INDESEJADAS COMENTÁRIOS
Ter alcance de
1400 mm mm
Consiga
alcançar
objetos num
raio de 1400
mm
Projeto
Detalhado
Não alcançar
1400 mm de
curso
Este requisito
torna o produto
competitivo
Continua...
50
Suportar cargas
de 10 kg
(Payload)
kg
Consiga
manipular
objetos de até
10 Kg
Projeto
Detalhado
Não ser capaz de
suportar 10 kg
Este requisito
torna o produto
competitivo
Ter interface
de controle
remota
%
Ser possível o
controle
integral do
manipulador
de forma
remota
Projeto
Preliminar
Não ter total
controle de
forma remota
Requisito
necessário para a
praticidade de
operação
Ter sensor de
torque Un
Ter um sensor
de torque em
cada
articulação
Projeto
Preliminar
Não possuir
sensor de torque
Requisito
necessário para
adequação às
normas de
segurança
Ter sensor de
posição Un
Ter um sensor
de posição em
cada
articulação
Projeto
Preliminar
Não medir
posição
Requisito
necessário para
garantir precisão e
leitura do
movimento
Ser adaptável
para diversas
ferramentas
%
Deve se
adaptar as
ferramentas
de mercado
Projeto
Detalhado
Não ser
adaptável
Requisito que
torna o produto
competitivo
Movimentar-se
rápido %
Ter
movimenta-
ção adequada
Projeto
Preliminar
Movimentos
lentos
Requisito que
torna o robô ágil e
eficiente
Ser leve Kg
Possuir baixo
peso relativo
com base na
média dos
concorrentes
Projeto
Preliminar
Ser mais pesado
que os
concorrentes
Requisito
necessário para o
manuseio e
instalação do
equipamento
Ser
ergonomicame
nte adaptado
%
Não possuir
arestas
cortantes e tão
pouco
geometrias
que ofereçam
riscos de
danos aos
operadores
Projeto
Preliminar
Oferecer riscos
de danos aos
operadores
Requisito que
confere ao robô a
classificação de
colaborativo
Continua...
51
Operar de
forma segura e
confiável
%
Controle total
das funções,
acesso a
botões de
emergência
Projeto
Preliminar
Oferecer riscos
de danos aos
operadores
Requisito que
confere ao robô a
classificação de
colaborativo
Ter assistência
técnica
disponível
%
Assistência
técnica
integral para
os clientes
Projeto
Preliminar
Não ter
assistência
técnica para o
equipamento
Torna a empresa
competitiva
Ser mais barato
que
concorrência
R$
Possuir um
custo de
investimento
menor do que
o dos
concorren-tes
Projeto
Preliminar
Ser mais caro
que os
concorrentes
Torna a empresa
competitiva
Ser fácil de
fabricar %
Possuir baixos
custos de
manufatura
Projeto
Detalhado
Fabricação de
alto custo
Aumento da
lucratividade para
a empresa
Possuir peças
de reposição no
cliente
Un
Comercializar
peças de
reposição para
manutenção
preditiva e
corretiva
Projeto
Detalhado
Não fornecer
peças de
reposição
Aumenta a
satisfação do
cliente e a
competitividade da
empresa
Ser modular R$ Praticidade na
manutenção
Projeto
Preliminar
Não ser prático
para a
manutenção
Aumenta a
satisfação do
cliente e a
competitividade da
empresa
Ter peças
padronizadas R$
Possuir baixa
variedade de
componen-tes
Projeto
Detalhado
Alta variedade
de componentes
Redução de custo
de
armazenamento,
suprimentos,
logística e de
preço unitário
Ser de fácil
montagem R$
Não exigir
mão de obra
especializada
para a
montagem
Projeto
Detalhado
Ser de difícil
montagem
exigindo mão de
obra
especializada
Redução de custo
de mão de obra
Continua...
52
Resistir a
quebras
N.
m
Equipamento
durável
Projeto
Detalhado
Não resistir às
forças
necessárias e
gerar quebras
durante o uso
Maior
durabilidade do
equipamento
Ser de baixo
nível de
manutenção
R$
Baixo custo
no longo
prazo do
equipamento
Projeto
Preliminar
Dar defeitos e
ficar for a de
operação com
frequência
Satisfação do
cliente e
competitividade
no mercado
Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
4.6 CONSIDERAÇÕES DO CAPÍTULO
O resultado do projeto informacional, como ressaltado anteriormente, é fornecer
informações para as etapas futuras no desenvolvimento de produto. Sendo assim, as
especificações do projeto não necessariamente geraram soluções diretas de projeto, mas sim,
para a criação de alternativas na tomada de decisões durante o desenvolvimento conceitual do
produto, chamadas de especificações do projeto.
Portanto, a saída do projeto informacional refere-se às informações necessárias
que serão as entradas para a etapa de projeto conceitual, fase que será apresentada no próximo
capítulo.
53
5 PROJETO CONCEITUAL
No presente capítulo será apresentado a fase de projeto conceitual. Esta etapa,
seguindo a metodologia PRODIP, é responsável pela geração de configurações possíveis para
explicitar o conceito do produto em desenvolvimento utilizando os dados obtidos no projeto
informacional. Estas configurações são chamadas de alternativas de conceito e são obtidas
através do uso de ferramentas e de tarefas como exemplificado na figura 5.1 adaptada por
Romano (2003) apud Mazute (2014).
Neste trabalho foram utilizadas a síntese funcional e a matriz morfológica,
ferramentas propostas por Back et al (2008). Contudo, a sequência sistemática aplicada é a
proposta por Romano (2003).
Figura 5.1 - Etapas e tarefas do projeto conceitual
Fonte: Adaptado de Mazute (2014).
54
5.1 ETAPA 01 – ESTABELECER ESTRUTURA FUNCIONAL
Esta etapa consiste em elaborar as novas informações do projeto partindo das
informações encontradas na etapa anterior, o projeto informacional. Sua função é tornar mais
simples a forma de como entender o funcionamento do produto a ser desenvolvido e com isso,
gerar alternativas conceituais que concordantes com os requisitos do projeto informacional.
5.1.1 Tarefa 01 – Estabelecer função global do produto
Segundo Romano (2003), utiliza-se da análise funcional para a determinação das
estruturas funcionais, ou seja, para a determinação da função global e de seu desdobramento
em funções parciais e elementares considerando os parâmetros de entrada e saídas de energia,
material e sinal.
O processo de obtenção da função é dado com o fluxo das linhas, estas entradas e
saídas de energia, material e sinal do processo. No processo de transformação, nota-se que este
sofre influência do meio ambiente e do usuário (MAZUTE, 2014).
A função global definida no presente trabalho foi definida como “manipular
objetos e detectar colisão” e as entradas e saídas que possibilitam essa função são ilustradas
no quadro 5.1.
Quadro 5.1 - Função global do manipulador robótico colaborativo
Entradas Função Global Saídas
Material Objetos
Manipular objetos e
detectar colisão
Objetos manipulados
Energia Eletromecânica Energia consumida
Sinal Sensor de torque e
de posição Sinal de posição
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
5.1.2 Tarefa 02 – Estabelecer estruturas funcionais parciais
Com a definição da função global, é possível gerar novas sub funções ao
desmembrarmos a função maior. Nesta tarefa geram-se as funções parciais que são
complementares ao princípio de solução de produto, conforme listadas no quadro 5.2 a seguir.
55
Quadro 5.2 - Lista de funções parciais
Função Funções
Parciais Descrição Entradas Saídas
F1 Visualizar
objetos
Conhecer a posição
inicial do objeto a ser
manipulado
Sinal de iniciar
ciclo
Posição do
objeto
conhecida
F2 Pegar objetos
Efetuar o processo de
pega do objeto por meio
de um dispositivo e ou
ventosa
Sinal abre e
fecha
Objeto fixado
no
manipulador
F3 Mover objetos
Transportar os objetos do
ponto inicial até o ponto
final
Objeto a ser
movimentado
Objeto
manipulado
F4 Contagem de
ciclos
Contar quantos objetos
manipulados em função
do tempo de trabalho
Objetos que
entram no
sistema
Número de
embalagens
F5
Detectar
obstruções na
trajetória
Detectar a presença de
corpos sólidos em contato
com as partes do
manipulador durante
movimento
Sinal de parada
emergencial
Manipulador
parado
F6 Parada
emergêncial
Para a movimentação
quando encontra
obstrução no trajeto
Sinal do sensor
de torque
Manipulador
parado
F7 Resumir
operação
Retorna a executar a
manipulação de objetos
quando indicado caminho
livre
Sinal de iniciar
ciclo
Manipulador
em execução
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
Após o desmembramento da função global em funções parciais, utilizando a
ferramenta de síntese funcional, proposta por Pahl e Beitz (1996) apud Back e tal (2008) é
possível gerar o fluxo das funções parciais do projeto conforme mostra a figura 5.2 a seguir.
56
Figura 5.2 - Fluxo das funções parciais
Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
O método da síntese funcional segue um procedimento bem definido,
compreendendo as seguintes atividades: formular o problema ou a função global do sistema
em desenvolvimento; estabelecer uma estrutura ou um fluxo de funções do problema ou
processo; pesquisar ou criar princípios de solução alternativos para cada função da estrutura,
montando a matriz morfológica; combinar um princípio de cada função da estrutura, para
formar concepções alternativas do problema global; e selecionar as concepções viáveis. (Back
et al, 2008).
5.1.3 Tarefa 03 – Ponderações de requisitos e funções
Para a escolha da melhor combinação de requisitos e funções, mantendo como
referência um equipamento da concorrência colhido pela equipe de especialistas, utilizou-se
do método de matriz de decisão (Pugh), conforme sugerido por Back et al (2008). Esta seleção
relaciona a pontuação seguindo método de Pugh (1996) como positiva ou negativa e ou igual
ao modelo de referência. Por fim, é feito a média ponderada utilizando o grau de importância
de cada requisito dos usuários conforme demonstrado no quadro 5.3 a seguir.
57
Quadro 5.3 - Matriz de Pugh (1990)
Requisitos do Usuário Pesos Estruturas Funcionais
EF-REF EF-01 EF-02
Ter alcance de 1400 mm 10
Universal
Robots
UR10
1 1
Suportar cargas de 10 kg (Payload) 10 0 -1
Ter interface de controle remota 10 0 0
Ter sensor de torque 10 0 0
Ter sensor de posição 10 0 0
Ser adaptável para diversas ferramentas 10 1 1
Movimentar-se rápido 10 0 0
Ser leve 9 1 1
Ser ergonomicamente adaptado 9 0 0
Operar de forma segura e confiável 9 0 0
Ter assistência técnica disponível 8 1 0
Ser mais barato que concorrência 8 1 1
Ser fácil de se fabricar 8 0 0
Possuir peças de reposição no cliente 7 1 1
Ser modular 7 0 0
Ter peças padronizadas 7 1 0
Ser de fácil montagem 7 -1 -1
Resistir a quebras 7 0 0
Ser de baixo nível de manutenção 7 0 0
Somatório (+1) 0 7 3
Somatório (-1) 0 -1 0
Somatório (0) 19 10 11
Média ponderada - 52 27
Classificação da Estrutura 1º 2º 3º
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
Segundo Back et al (2008), a seleção da concepção tem consideráveis
consequências sobre os negócios da empresa, a manufatura, o uso, a manutenção e a
comercialização do produto. O autor ainda defende que decisões erradas, na presente fase do
58
projeto, podem tornar-se irreversíveis ou muito dispendiosas para ser revertidas mais tarde se
a solução escolhida já estiver em produção.
Este método de decisão tornou possível a visualização de uma melhor estrutura
funcional do produto em desenvolvimento, baseando-se em valores quantitativos coletados
pela equipe de especialistas.
5.2 ETAPA 02 – PRINCÍPIOS DE SOLUÇÃO
De acordo com Back et al. (2008), a equipe de projeto deve ter como um de seus
objetivos, criar várias alternativas de soluções para o mesmo projeto e ou problema. Desta
forma, ao longo do desenvolvimento pode-se comparar e combinar soluções selecionando a
melhor e mais inovadora concepção para o produto.
Para a geração das alternativas de solução, emprega-se o uso da ferramenta matriz
morfológica conforme sugerido por Back et al. (2008).
Esta ferramenta tem por função estabelecer diferentes alternativas para atender a
mesma função e ou finalidade. Ao avaliar todas as alternativas é possível selecionar a
concepção ótima e ou ideal, levando em consideração a experiência dos especialistas
envolvidos no projeto.
5.2.1 Tarefa 01 – Aplicar método de busca de soluções
A matriz morfológica foi preenchida pelo grupo de especialistas do projeto,
utilizando do método de brainstorming conforme sugerido por Back et al. (2008). Este método
consiste em reunir um grupo de profissionais de diversas áreas para opinarem sobre as
possíveis soluções para os problemas apresentados.
Depois de empregado o método do brainstorming, um segundo procedimento foi
aplicado com a finalidade de transformar as informações em dados técnicos existentes, essa
atividade é proposta por Fonseca (2000) e é chamada de levantamento da literatura existente
e complementou a seletiva dos potenciais de solução.
O produto destas duas etapas é a formação de uma matriz contendo as possíveis
alternativas de solução para o produto, conforme apresentado no apêndice C.
59
5.3 ETAPA 03 – GERAR POSSÍVEIS CONCEPÇÕES
Segundo Farina (2010), a matriz morfológica consiste na pesquisa sistemática de
diferentes combinações de elementos visando à geração de diferentes soluções para o
problema/funções a serem atendidas.
Posterior ao desenvolvimento dos princípios de soluções, segundo a metodologia,
é necessário avaliar as possíveis concepções que melhor atendem às especificações do projeto.
5.3.1 Tarefa 01 – Combinação dos princípios de solução
Nesta etapa, faz-se necessário o uso das bibliografias disponíveis, do
conhecimento dos especialistas e do envolvimento da equipe de projeto na elaboração da
seletiva entre os princípios de solução gerados para cada função estabelecida na matriz
morfológica. Após a conclusão desta etapa, obtém-se um novo quadro de alternativas contendo
02 (duas) concepções possíveis para o projeto, conforme mostra o quadro 5.4 a seguir.
62
5.3.1.1 Concepção – 01
A seguir encontra-se ilustrada a primeira alternativa de solução para o produto
manipulador robótico colaborativo, conforme figura 5.3.
Figura 5.3 - Proposta de concepção 01
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
Esta concepção foi elaborada com o uso dos princípios de solução gerados pela
matriz morfológica localizados (Quadro 5.5) na coluna “Concepção-01”.
63
5.3.1.2 Concepção – 02
A seguir encontra-se ilustrada a segunda alternativa de solução para o produto
manipulador robótico colaborativo, conforme figura 5.4.
Figura 5.4 - Proposta de concepção 02
Fonte: Elaborado pelo Autor (2017).
64
Esta concepção foi elaborada com o uso dos princípios de solução gerados pela
matriz morfológica localizados (Quadro 5.5) na coluna “Concepção-02”.
Os princípios de solução sugeridos ambos usam de uma estrutura modular
articulável para garantir o alcance de 1400 mm de curso conforme solicitado nos requisitos de
projeto. O conceito C-01 não atende o requisito de sustentar 10 Kg de carga devido as baixas
capacidades de torques obtidas na combinação de motor de passo com redutor planetário.
A interface de controle remota para o modelo C-01 se dá pelo uso de computadores
portáteis como notebooks, laptops e até mesmo tablets. Este princípio de fato é capaz de
controlar o equipamento, contudo não oferece rápido aceso à botoeira de emergência como no
conceito C-02, um importante item para a segurança do usuário.
O sensor de torque com eixo, como proposto no C-01 é capaz de medir os torques
instantâneos no braço do robô, porém, o espaço que ocupa para a margem de torque que
oferece não se torna uma opção vantajosa se comparado com o sensor de torque do conceito
C-02.
O princípio de magazine de ferramentas (C-01), devido ao seu modelo construtivo,
se revelou ser muito pesado para o manipulador suportar ao mesmo tempo que sustenta as
cargas de 10 Kg dos objetos a serem manipulados. A flange de adaptação (C-02) atende a
versatilidade de ferramentas ao mesmo tempo que é compacta e leve. Contudo, este magazine
de ferramentas é um acessório que poderá ser adaptado em situações que a carga na ponta do
robô seja inferior a metade da capacidade de carga, ou seja, de no máximo 5 kg.
O uso do encoder incremental como sugerido em C-01 é uma alternativa válida
para o funcionamento do manipulador, porém, os encoders incrementais não armazenam a
posição do robô após quedas de energia e ou desligamento do equipamento. Já o encoder
absoluto (C-02) na sua versão de disco com leitor ótico separados se tornam mais compactos
e ainda funciona de forma a memorizar a posição absoluta em que o braço do manipulador se
encontra, mesmo após o corte de energia.
A atribuição dos materiais estruturais do manipulador robótico levou em
consideração as matérias primas alumínio (C-02) e polímeros de engenharia (C-01). Para a
obtenção da característica de “ser leve” os materiais poliméricos estão na frente das ligas de
alumínio, porém, existe também a necessidade de “resistir a quebras”. O uso do alumínio se
deu por mais vantajoso pois além de possuir elevada resistência mecânica é também um
material de fácil processamento industrial com ótimo nível de acabamento. Ainda, a produção
das peças em polímero obrigatoriamente necessitaria da confecção de moldes de injeção, fator
que eleva custo do produto em casos de pequenos lotes de produção e no curto prazo.
65
Na adaptação dos sistemas de segurança necessários para a adequação do
manipulador aos requisitos de usuário foram sugeridos os sensores de presença (C-01) e freios
eletromagnéticos (C-02). O princípio de sensor de presença não é o mais adequado pois não
garante a parada do manipulador em casos extremos. Já o modelo com o freio eletromagnético
(C-02) em combinação com o sensor de torque (C-02) é capaz de efetuar a parada no exato
momento que recebe o sinal de colisão.
A padronização de peças se deu com o uso da sugestão de manter os elementos de
fixação iguais para todos os módulos do manipulador, conforme proposto em C-02. Uma vez
que o dimensional dos braços difere entre si, não é possível o uso de módulos da base na
extremidade do robô e por conta disso não podem ser padronizados. Este mesmo motivo torna
inviável o uso de rolamentos iguais (C-01).
O modo de montagem do produto a ser desenvolvido será com peças roscadas (C-
02) e com elementos de fixação do tipo: parafusos Allen, arruelas de pressão, porcas travas e
entre outros. O sistema de engate rápido (C-01) não é o mais indicado pois não garante que os
módulos fiquem devidamente encaixados durante as operações rápidas e com carga máxima.
Como parte do sistema de segurança que o manipulador robótico colaborativo
propõe, foram sugeridos os princípios de solução sensor de força (C-01) e sistema de controle
de torque (C-02). A alternativa de sensor de força é válida apenas para a ponta do robô, onde
está localizado a ferramenta de pega de objetos. Contudo, este recurso não garante que as
outras partes móveis do manipulador não colidam, inviabilizando assim o seu uso. A
combinação do sensor de torque (C-02) integrado ao sistema de controle de torque é o princípio
de solução mais indicado.
5.4 ETAPA 04 – SELECIONAR COMBINAÇÕES
Após o empilhamento das duas propostas de concepção do projeto, foram
avaliadas pela equipe de projeto as alternativas com base nos parâmetros de custo,
disponibilidade no mercado, fabricação e ainda consultando bibliografias relacionadas à
robótica aplicada.
Segundo Back et al. (2008), a concepção do produto tem um grande impacto em
todas as etapas de seu ciclo de vida para a empresa, assim sendo, se assume que a seleção da
alternativa com maior potencial de sucesso na macro fases de projetação.
66
5.4.1 Tarefa 01 – Aplicar método de seleção de combinações
A equipe de projeto, no momento de selecionar a concepção que melhor se
enquadra no projeto, utilizou do método de matriz de decisão (Pugh). Tal método foi utilizado
anteriormente neste capítulo, na etapa de seleção da estrutura funcional.
Nesta etapa, a matriz de decisão conforme mostrada no quadro 5.6, conta apenas
com os requisitos de usuário que foram considerados na geração de princípios de solução. A
equipe de projeto julgou alguns destes requisitos como irrelevantes para a criação do conceito
do produto, portanto foram desconsiderados.
Quadro 5.5 - Matriz de decisão (Pugh) para seleção de concepção
Requisitos do Usuário Pesos Concepções
REF C-01 C-02
Ter alcance de 1400 mm 10
Universal
Robots
UR10
1 1
Suportar cargas de 10 kg (Payload) 10 -1 0
Ter interface de controle remota 10 0 0
Ter sensor de torque 10 -1 0
Ter sensor de posição 10 0 0
Ser adaptável para diversas ferramentas 10 1 1
Movimentar-se rápido 10 0 0
Ser leve 9 1 0
Ser ergonomicamente adaptado 9 0 0
Ser modular 7 0 1
Ter peças padronizadas 7 0 0
Ser de fácil montagem 7 -1 -1
Resistir a quebras 7 -1 0
Somatório (+1) 0 3 3
Somatório (-1) 0 4 1
Somatório (0) 19 6 9
Média ponderada 0 -5 20
Classificação da Concepção 2º 3º 1º
Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
67
5.5 ETAPA 05 – EVOLUIR AS VARIANTES DE CONCEPÇÃO
Conforme os resultados obtidos através do método de matriz de decisão o quadro
5.6 demonstra que a concepção mais indicada para o projeto é a C-02. A ferramenta
quantificou o valor de cada requisito de usuário e gerou uma média ponderada diferente para
cada concepção. Este resultado demonstra que o equipamento terá maior chance de sucesso se
utilizar os princípios de solução indicados.
A informação extraída da matriz de decisão vai de concordância com os conceitos
da equipe de desenvolvimento. Segundo os especialistas, algumas alternativas sugeridas para
a C-01 são funcionais, porém são inviáveis devido ao fator espaço, custo e peso.
5.5.1 Tarefa 01 – Detalhar concepção selecionada
Esta tarefa tem por objetivo extrair maiores detalhes sobre a concepção julgada
como indicada pela equipe de projeto e através das ferramentas de valoração. É muito
importante considerar que mesmo a concepção sendo a mais indicada, pode existir pontos em
que o projeto exija diferentes tratativas. Portanto, esta análise fechará a macro fases do projeto
conceitual de forma a apresentar um conceito de produto mais detalhado e confiável para as
etapas futuras como o projeto preliminar e o detalhado.
A concepção construtiva selecionada é inicialmente composta por braços
modulares. Serão 04 (quatro) módulos conectados em forma de elos garantindo atender os
1400 mm de alcance conforme requisito de projeto.
Para suportar as cargas solicitadas, serão utilizados os redutores harmônicos
devido a sua capacidade de alta ampliação de torque, por ocuparem pouco espaço físico e por
ser um equipamento mais leve do que os redutores planetários.
O modo de operação remoto selecionado é painel de operação. Esta escolha se dá
por vários motivos relacionados à segurança, praticidade e durabilidade. O painel de operação
conta com os botões de parada de emergência, chave de segurança e é também resistente a
choques e respingos de óleo e ou líquidos.
Utilizando o sensor de torque conforme sugere a C-02, garantirá que o
manipulador pare o movimento em qualquer situação que o mesmo encoste e ou colida com
alguma obstrução em seu trajeto. Já a alternativa proposta pela C-01, apenas é capaz de medir
o torque em que o movimento está sendo executado, não funcionando como dispositivo de
segurança.
68
Para garantir a exatidão das paradas e para que a função colaborativa funcione, é
necessário garantir uma alta qualidade na leitura da posição dos braços do manipulador. O
encoder incremental não atende esta especificação por dois motivos, primeiramente este
equipamento ocupa um espaço maior, e em segundo lugar ele não tem a mesma sensibilidade
que o encoder de classe absoluta. Desta forma ele não poderá ser acoplado no interior da junta
robótica.
A alternativa que melhor atende ao uso de diversas ferramentas é a de flange
adaptadora pois é um conceito mais econômico, de menor peso e se torna mais compacto
conferindo a devida sustentação para as ferramentas na ponta do manipulador robótico.
Na motorização do manipulador robótico, segundo a equipe de projeto, deve ser
utilizado o modelo mais compacto e com maior relação velocidade de rotação e torque (Nm).
Os motores de escovas do tipo sem carcaça são os mais indicados para esta aplicação pois
ocupam um espaço menor, são mais leves e mais precisos que os motores de passo de mesma
categoria potencial.
Para o atendimento dos requisitos de baixo peso e suportar cargas de 10 Kg. Os
materiais de sustentação propostos que possuem melhor resultado são alumínio e polímeros.
Contudo, as ligas de alumínio ainda se sobressaem em relação aos polímeros. Uma vez que
possuem maior resistência mecânica e elevada durabilidade para longos períodos de uso
industrial. Neste caso, o material alumínio se tornou o mais indicado para a confecção da
estrutura do manipulador robótico.
Os recursos relacionados a ergonomia deste equipamento estão também
relacionados ao nível de segurança que ele é capaz de atender. Para que o equipamento seja
ergonômico em seu uso, dispositivos de segurança como freios eletromagnéticos precisam
trabalhar em conjunto com os sensores de torque e controladores de torque. Desta forma, se
tornam capazes de efetuar as paradas de emergência em situações em que a operação do
manipulador pudesse colidir e ou chocar-se com o operador. Neste caso os freios
eletromagnéticos são mais indicados do que os sensores de presença, pois apresentam maior
eficiência em garantir a segurança dos operadores.
As partes mecânicas do manipulador serão construídas de forma modular, ou seja,
serão intercambiáveis e de fácil montagem. Deste modo, os braços do manipulador robótico
serão o invólucro para o conjunto de módulos motorizados, e estes darão sustentação para o
módulo seguinte até chegar na ponta do robô onde estará a flange adaptadora que fixa as
ferramentas de trabalho.
69
A necessidade de manter padrões em peças é de grande importância para tornar-se
um equipamento fabricável. Para todo o modelo construtivo, foram considerados os mesmos
elementos de fixação como parafusos, arruelas e pinos posicionadores, para todas as juntas.
Os rolamentos utilizados são de diferentes modelos pois cada junta robótica possui diâmetros
diferentes. Portanto, não se tornou funcional a padronização destes itens, apenas a dos
elementos de fixação.
Com o uso de elementos de fixação de peças roscadas, a montagem do
manipulador se revelou mais simples e mais funcional. Uma vez que os engates rápidos não
oferecem fixação para altas cargas e níveis de esforços mecânicos, o uso de elementos roscados
se tornou mais factível.
As duas alternativas encontradas para garantir que o manipulador seja capaz de
resistir a quebras foram: ser construído de materiais de alta resistência mecânica (ligas de aço)
e com isso se tornar um equipamento pesado, ou ter dispositivos que controlam os esforços e
evitam que o equipamento se danifique durante as operações. Neste caso, os controladores de
torque, mesmo elemento que garantem a segurança do operador, podem ser utilizados para
conferir durabilidade ao equipamento. Nas situações em que o manipulador for sujeito a uma
colisão passível de quebra, os freios e emergência atuarão fazendo com que o equipamento
pare o movimento sem resultar em quebras.
5.5.1.1 Ficha de dados da concepção selecionada
Para fins de comparação e apresentação das características funcionais, técnicas e
mercadológicas do equipamento, uma ficha de dados foi desenvolvida. Esta ficha de dados,
conforme mostra o quadro 5.6, serve para informar os parâmetros principais que o projeto
conceitual do produto pretende oferecer. Os dados nela descritos estão sujeitos à alteração nas
etapas futuras para uma melhor adequação ao decorrer de seu desenvolvimento.
71
6 CONCLUSÃO
Este capítulo tem por objetivo fazer a apresentação das conclusões obtidas no
desenvolvimento deste trabalho. Além disso, também apresenta algumas informações e
recomendações para a realização de trabalhos futuros relacionados ao desenvolvimento deste
projeto.
6.1 RESULTADOS OBTIDOS
O presente trabalho teve como princípio inicial o desenvolvimento de um
manipulador robótico colaborativo utilizando a metodologia de projeto PRODIP, sendo este o
seu objetivo geral. As etapas da metodologia que foram propostas neste desenvolvimento
foram as fases de projeto informacional e conceitual. Na conclusão da fase de projeto
conceitual e com a apresentação de duas alternativas de conceito de produto atesta que o
objetivo foi alcançado.
As alternativas de projeto, mais conhecidas como concepções de produto, foram
desenvolvidas por meio de um método sistemático e criterioso de desenvolvimento de produto.
A metodologia foi utilizada de forma prática e envolveu diversas ferramentas auxiliares
durante todo o andamento. O uso das ferramentas auxiliares possibilita a coleta de informações
necessárias que compreendem as necessidades dos clientes, dados que posteriormente foram
transformados em especificações de projeto.
Os impactos gerados com a aplicação de um método de desenvolvimento de
projeto, não só reduzem os riscos de engenharia, mas também servem como um parâmetro que
agrega qualidade operacional durante todo o processo. Estas abordagens, tanto as de cunho
teórico quanto as técnicas trazem uma nova experiência para os setores envolvidos. Ao mesmo
tempo que torna o desenvolvimento mais documental, o processo de projetar como um todo
fica mais dinâmico e passível de ser acompanhado. Fatores estes que são pontos chave na
maioria dos setores de pesquisa e desenvolvimento industrial.
De acordo com o problema de projeto proposto para o desenvolvimento do
presente trabalho, entende-se que os objetivos esperados foram alcançados. A etapa em que se
encerra este desenvolvimento entrega para a empresa um modelo conceitual que atende as
especificações de projeto. Desta forma, fica a critério da empresa a continuidade no
desenvolvimento deste produto, partindo para as fases futuras da metodologia proposta.
72
6.2 RECOMENDAÇÕES FUTURAS
Na conclusão deste trabalho foram apresentadas duas concepções de produto para
o projeto do manipulador robótico colaborativo. Uma das concepções não sendo a ideal para
os parâmetros de mercado e uma segunda que atende as especificações de projeto ao mesmo
tempo que formata um produto competitivo em frente aos modelos da concorrência.
Para os trabalhos futuros da equipe envolvida e até mesmo para a empresa, se faz
necessário dar continuidade nas etapas seguintes da metodologia de projeto. As próximas fases
desta macro fase de projetação compreendem o projeto preliminar e o projeto detalhado. Após
suas conclusões a empresa terá em mãos um protótipo de produto. Em seguida, é previsto pela
metodologia o início das etapas de implantação em linha de produção.
É importante ressaltar que o desenvolvimento das etapas futuras tem profunda
dependência nas etapas que foram desenvolvidas no presente trabalho. Portanto, este estudo
de caso de desenvolvimento de um novo produto não se trata apenas das atividades
procedurais, mas de certa forma é também um ensinamento para todos os envolvidos.
73
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