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Robótica móvel deixou de ser tratado como um conceito de investigação algures por volta de 2015. Todos os grandes centros de distribuição têm agora robôs móveis, alguns com muitas centenas deles a funcionar ao mesmo tempo, transportando paletes, caixas e peças.
O global robôs móveis autónomos mercado atingiu $2,01 mil milhões em 2024, e os analistas projectam que atingirá $4,56 mil milhões em 2030. Este crescimento sugere que as empresas estão a adquirir e a implementar robôs de logística à escala.
Quando se decide rever as possibilidades de robótica móvel para as suas instalações ou armazém, irá deparar-se com duas categorias que funcionam de forma diferente: robôs móveis autónomos (AMRs) e veículos guiados automaticamente (AGVs).
A discussão em torno de AMRs vs. AGVs não se trata de saber que tipo de robótica é superior atualmente. A versão curta: ambos os tipos de tecnologia são funcionais. A chave é compreender qual a tecnologia que é a melhor opção para a configuração, disposição e planos futuros específicos da sua operação.
Vamos analisar as realidades operacionais de ambos os sistemas para que possa decidir qual a máquina que deve estar no seu piso.
Como o seu nome indica, veículos guiados automaticamente seguem as orientações que lhes são dadas, quer através de métodos físicos (fita magnética no chão, fios enterrados no betão) ou digitais (reflectores laser, códigos de matriz de dados, percursos pré-mapeados).
Eis como funciona o fluxo básico.
O controlador do sistema encarrega o veículo guiado automaticamente de recolher uma palete na localização X e de a entregar na Y. O veículo guiado automaticamente segue o seu percurso atribuído entre esses pontos e, se algo bloquear esse percurso, pára e espera. O veículo guiado automaticamente não altera o seu percurso designado, pelo que alguém tem de eliminar o obstáculo ou redirecionar manualmente o veículo.
Em ambientes controlados, como as linhas de montagem de automóveis, onde os layouts dos edifícios se mantiveram relativamente inalterados ao longo do tempo, os AGVs têm sido capazes de funcionar eficientemente durante muitos anos sem interrupções. Mas eles não improvisam, o que significa que não tomam decisões inesperadas ou criam rotas em tempo real.
Esta previsibilidade tem sido tanto um prós como um contras para os AGVs, fornecendo a base para a primeira geração de robots de automatização de armazéns.
A tecnologia amadureceu ao longo de décadas, pelo que os AGVs podem agora lidar com trajectos complexos, transportar cargas pesadas e integrar-se em sistemas de gestão de armazéns para coordenar vários veículos. Alguns AGVs modernos utilizam navegação guiada por laser em vez de fita adesiva física, o que lhe dá mais flexibilidade para ajustar os percursos sem destruir o chão.
Os AMRs utilizam LiDAR, câmaras, radar e, por vezes, sensores ultra-sónicos que fornecem uma visão em tempo real do ambiente que os rodeia. Robôs móveis autónomos utilizam uma técnica chamada localização e mapeamento simultâneos (SLAM) para construir um mapa, determinar a sua localização nesse mapa e planear uma resposta adequada para uma navegação segura. Estes robôs de logística continuam a atualizar as informações cartográficas à medida que avançam.
Porque é que isto é importante? Num ambiente em constante mudança, é difícil prever o percurso de um ponto para outro. Os empilhadores deslocam-se, as prateleiras dos carrinhos bloqueiam os corredores e as pessoas bloqueiam os caminhos. Um AMR evita e redirecciona em segurança estas alterações sem intervenção humana.
Os AMRs tornaram-se cada vez mais populares à medida que os sistemas de transporte se tornaram mais complexos. As instalações de distribuição de comércio eletrónico aumentaram de tamanho, com milhares de tipos de produtos, e os layouts mudam frequentemente para facilitar a otimização da expedição. Além disso, algumas empresas de fabrico já não têm dimensão suficiente para rotas fixas, devido a lotes mais pequenos e a mudanças de equipamento mais frequentes.
É possível instalar um AMR e fazer com que ele construa um mapa das instalações e execute tarefas rapidamente, sem necessidade de fita adesiva, reflectores ou um longo processo de criação de infra-estruturas. O robot adapta-se ao ambiente em vez de exigir que o ambiente se adapte a ele.
Muitos AMRs modernos também podem comunicar entre si e com uma central gestão de frotas de robots sistema. Quando vários AMRs operam no mesmo espaço físico simultaneamente, eles podem trabalhar juntos para reduzir o congestionamento e manter o fluxo de tráfego suave dentro da instalação. À medida que o número de AMRs aumenta, esta coordenação torna-se crítica.
A mudança de AGVs para AMRs não aconteceu de um dia para o outro, nem foi impulsionada por um único avanço tecnológico. Três forças convergentes levaram as empresas a repensar a automatização por robots móveis.
Como mencionámos anteriormente, a automação industrial tem-se baseado historicamente em ambientes previsíveis e estáveis. As instalações de produção eram concebidas para um fluxo de produção fixo, em que os materiais se deslocavam em sequências pré-determinadas e a disposição das fábricas permanecia inalterada durante longos períodos. Investir em infra-estruturas de orientação permanente para AGVs fazia todo o sentido nessa altura.
Depois, as operações complicaram-se. A procura dos consumidores começou a orientar-se para uma abordagem mais personalizada e mais variada. Os processos operacionais do armazém passaram do armazenamento de paletes completas para a recolha de artigos individuais, pelo que o ciclo de vida do produto se tornou mais curto e os picos sazonais mais drásticos.
Era quase impossível manter uma rota fixa com todas as mudanças que ocorriam nas instalações todos os meses ou trimestres. Consequentemente, retirar e reinstalar a fita magnética era dispendioso e resultava em interrupções do processo. Mesmo os AGVs guiados a laser exigiam remapeamento e reprogramação.
A necessidade de flexibilidade levou a uma maior procura de navegação de robôs móveis.
Nessa altura, os sensores LiDAR tornaram-se menos dispendiosos e mais fiáveis. As capacidades de computação aumentaram e as estruturas de código aberto, como o ROS, forneceram aos programadores ferramentas para criar sistemas sofisticados de autonomia dos veículos. Para além disso, SLAM e localização melhoraram drasticamente e, em meados da década de 2010, eram suficientemente robustos para serem utilizados na produção.
Esta convergência das necessidades comerciais e da capacidade técnica impulsionou robôs móveis autónomos desde laboratórios de investigação a armazéns. As empresas descobriram que a disposição operacional das suas instalações pode ser ajustada sem alterações significativas no sistema de robots e em todo o fluxo de trabalho.
Por exemplo, se for instalada uma nova estação de recolha, basta atualizar o software com novas coordenadas de destino para os AMRs. Se a disposição do armazém se alterar, os robots serão automaticamente remapeados com base na nova disposição.
Escolher a tecnologia errada significa meses a reparar infra-estruturas e a lidar com limitações. Os nove factores seguintes ajudam a determinar qual a melhor tecnologia para a sua operação.
| Critérios | AGV | AMR |
| Flexibilidade | Apenas rotas fixas; as alterações de traçado exigem actualizações da infraestrutura | Adapta-se automaticamente às alterações de layout; reencaminha em tempo real |
| Infra-estruturas | Requer a instalação de fita magnética, reflectores ou fios; é necessária uma manutenção permanente | Funciona com as instalações existentes; não é necessário modificar o chão ou as paredes |
| Tempo de implementação | Semanas para conceber percursos, instalar infra-estruturas e testar trajectos | Dias para mapear o espaço e configurar; é possível estar operacional no mesmo dia |
| Interação humana | Faixas de rodagem segregadas e barreiras; previsível mas requer zonas específicas | Navega à volta das pessoas; partilha o espaço de trabalho, mas o comportamento pode parecer imprevisível |
| Custo inicial | Custo mais baixo do robô, mas a infraestrutura aumenta as despesas | Custo mais elevado do robot, mas sem despesas de infra-estruturas |
| Reconfiguração | Requer alterações físicas e reprogramação | Apenas actualizações de software; os robôs remapeiam-se automaticamente |
| Melhor para | Tarefas repetitivas e de grande volume em ambientes estáveis | Operações dinâmicas com alterações frequentes de layout |
| Manutenção | Artigos de desgaste mecânico simples; manutenção da fita/refletor | Calibração do sensor; actualizações de software |
| ROI | O custo mais baixo compensa com operações estáveis e de longo prazo | O valor da flexibilidade aumenta com cada alteração de layout evitada |
O mesmo armazém pode utilizar ambas as tecnologias AGV e AMR, mas em zonas diferentes, ou manter uma em toda a instalação. Os padrões de aplicação surgiram em três ambientes operacionais principais.
Os centros de distribuição utilizam uma combinação de AGVs e AMRs para diferentes tarefas.
Os AGVs lidam normalmente com percursos repetitivos e são adequados para o transporte de paletes da receção para o armazenamento e para a entrega de caixas cheias nas estações de recolha, uma vez que estas operações são previsíveis e podem ser combinadas com um percurso repetitivo.
Os AMRs são mais apropriados para áreas de recolha dinâmicas, uma vez que os perfis das encomendas podem mudar de dia para dia e os trabalhadores escolhem entre centenas ou milhares de SKUs, o que torna a flexibilidade navegação de robôs móveis mais prático. Algumas instalações têm frotas híbridas: AGVs para trabalhos pesados e previsíveis e AMRs para tarefas variáveis.
As fábricas de automóveis têm dependido de veículos guiados automaticamente durante décadas para entregar peças nas estações de montagem devido à estabilidade do layout, aos prazos de entrega rigorosos e ao peso dos componentes que manipulam.
As instalações de fabrico de produtos electrónicos recorrem frequentemente a robôs móveis automatizados, uma vez que são submetidas a frequentes alterações de configuração e de gama de produtos. Os AMRs podem suportar várias linhas de montagem sem vias dedicadas e são utilizados para transportar peças leves que não requerem equipamento pesado.
Os ambientes logísticos mais difíceis de gerir são aqueles em que humanos, empilhadores e robôs partilham um local de trabalho comum. Os AGVs funcionam melhor quando os padrões de tráfego são segregados, com faixas dedicadas para os robots e regras de direito de passagem facilmente identificáveis.
Os AMRs funcionam melhor num ambiente de trabalho verdadeiramente misto. Podem deslocar-se à volta de empilhadores e param para permitir a passagem de peões. Também se adaptam a obstáculos temporários, como paletes no chão, ou quando não existem vias definidas para os robots utilizarem.
Hoje robótica móvel exigem mais do que apenas engenharia mecânica. Combinam todos os aspectos de hardware, software incorporado, infra-estruturas baseadas na nuvem e ferramentas operacionais.
Antes de iniciar qualquer projeto de código ou hardware, o primeiro passo é determinar as funções que o robô irá desempenhar e as limitações que irá encontrar. Terá de identificar os tipos de sensores necessários, a potência de processamento, as normas de comunicação e a forma como tudo se integra num sistema completo.
O robô físico inclui motores, controladores, sistemas de energia, sensores e conceção do chassis. Os robôs industriais trabalham 24 horas por dia durante muitos anos, o que cria a necessidade de componentes robustos que possam suportar vibrações, temperaturas extremas e utilização constante.
Os programadores criam código de baixo nível que controla motores, lê sensores e gere operações em microcontroladores dedicados utilizando sistemas operativos em tempo real. Estes sistemas requerem uma temporização precisa para o controlo do motor, uma vez que os milissegundos podem afetar o funcionamento adequado em situações de emergência.
A autonomia de nível superior é executada em computadores baseados em Linux incorporados no robô. Os Engineers constroem distribuições Linux personalizadas utilizando ferramentas como o Yocto, escrevem controladores de dispositivos para sensores e actuadores e integram tudo com o ROS ou ROS2.
É aqui que os robôs se tornam autónomos. O software de perceção processa os dados dos sensores para identificar obstáculos, espaço livre e pontos de referência. Os algoritmos SLAM criam um mapa do ambiente e mantêm o registo da posição do robô nesse mapa, enquanto o software de navegação ajuda o robô a planear uma rota, evitar obstáculos e executar manobras.
É difícil testar todos os cenários que podem acontecer a um robô no terreno, razão pela qual as equipas de desenvolvimento criam ambientes de simulação utilizando as metodologias Sim2Real e Real2Sim com plataformas como o Gazebo, NVIDIA Isaac Sim e Isaac Lab. Os robôs funcionam numa configuração de armazém virtual com milhares de casos de teste, o que evita falhas dispendiosas no terreno.
Os Engineers desenvolvem infra-estruturas de retaguarda para coordenar tarefas, monitorizar o estado dos robôs, registar dados de telemetria e otimizar as operações de vários robôs na gestão de frotas de robots sistema. Esta infraestrutura trata os dados de centenas ou milhares de robôs ligados.
Os operadores precisam de interfaces que lhes permitam gerir as suas robôs de automação industrialO sistema de gestão de tarefas é muito simples: atribuir tarefas, monitorizar o estado, tratar excepções e visualizar mapas. Pode criar aplicações de ambiente de trabalho utilizando a estrutura Qt/QML, aplicações móveis para gestão no terreno ou painéis de controlo Web.
Os robôs modernos geram enormes quantidades de dados, incluindo feeds de vídeo de câmaras, digitalizações LiDAR, registos de posição e métricas do sistema. Os Engineers criam condutas para comprimir e transmitir esta enorme quantidade de informação para monitorização remota e resolução de problemas.
Os Engineers validam todos os subsistemas, incluindo sensores, controladores de motores, módulos de potência e ligações de comunicação com os sistemas de gestão de frotas através de testes unitários, de integração e de sistema, e depois medem os indicadores de desempenho do robô, como a precisão da navegação, a eficiência da bateria e as taxas de conclusão de tarefas.
Um engenheiro experiente pode construir uma demonstração, mas o envio de 100 robôs para um armazém exige conhecimentos especializados coordenados.
| Papel | Competências-chave | ||
| Arquitectos de robótica | Conceção de sistemas, fusão de sensores, restrições em tempo real | Contratar | |
| Programadores de robótica | ROS/ROS2, C++, Python, algoritmos de navegação | ||
| Engenheiros de simulação | Ferramentas de simulação, metodologias Sim2Real e Real2Sim | ||
| Engenheiro de firmware | Desenvolvimento de HAL/BSP, protocolos industriais (CAN/Modbus), gestão de memória | Contratar | |
| Programadores incorporados | C/C++, RTOS, microcontroladores | Contratar | |
| Engenheiros Linux incorporados | kernel Linux, controladores de dispositivos, Yocto | ||
| Engenheiro de conceção de hardware | Conceção de circuitos, controlo de motores, sistemas de energia | ||
| Engenheiros backend C++ | Sistemas distribuídos, bases de dados, APIs | Contratar | |
| Engenheiros de processamento de vídeo e áudio | Codecs de vídeo, protocolos de streaming | Contratar | |
| Cloud/desenvolvedores back-end | Cloud plataformas, microsserviços, escalabilidade | Contratar | |
| Equipas de garantia de qualidade e validação | Quadros de teste | Contratar | |
| Programadores de aplicações móveis e Web | Plataformas móveis, aplicações Web | Contratar | Contratar |
Começando com uma marca, pode mais tarde acrescentar outros modelos. Em seguida, pode adquirir uma empresa existente com a sua própria frota ou comprar veículos personalizados robôs de fabrico para trabalhos muito específicos. Independentemente da forma como os obtém, o desafio é fazer com que todos estes sistemas funcionem em conjunto.
As empresas que produzem soluções robóticas constroem as suas próprias gestão de frotas de robots plataformas em que o robô A fala uma API e o robô B utiliza uma diferente. Sem normas, acaba-se por ter um trabalho de integração personalizado para cada combinação.
As associações do sector reconheceram este problema.
A MassRobotics desenvolveu o Norma de interoperabilidade AMR para criar protocolos comuns para a coordenação de frotas. A norma permite que os robôs de vários fabricantes utilizem o mesmo mapa, coordenem o seu movimento e tráfego e recebam tarefas de um único sistema de gestão central sem integração personalizada.
VDA 5050 é outra norma que está a ganhar força, especialmente na Europa, e que define e estabelece a camada de comunicação entre os sistemas de gestão de frotas e os robôs móveis.
A necessidade de bons padrões só aumenta à medida que as frotas se expandem. Quando se tem 10 robôs em funcionamento, a integração personalizada é gerível, mas com mais de 100 robôs em várias instalações, a normalização torna-se uma necessidade prática.
Para além das normas, poderá também necessitar de middleware e adaptadores para facilitar a coordenação entre as suas unidades de robôs.
O AMR vs AGV A decisão resume-se a uma questão: com que frequência vai mudar a sua disposição nos próximos cinco anos?
Se o percurso que identificou permanecerá normalmente o mesmo e se tiver um volume de atividade previsível, utilize AGVs porque são uma tecnologia simples e comprovada que proporcionará o custo global mais baixo. Os AMRs ganham quando a flexibilidade é mais importante do que o custo inicial, porque cada atraso evitado por uma mudança de layout é compensado.
Muitas instalações acabam por utilizar tanto AGVs para operações estáveis e de elevado volume como AMRs para ambientes de recolha dinâmicos que podem sofrer alterações significativas a cada trimestre. O erro mais comum que vemos entre as empresas é forçar uma tecnologia em todo o lado ou esperar até identificarem a solução perfeita que oferece o maior benefício ao menor custo possível.
Robótica móvel O robô oferece valor quando resolve um estrangulamento específico melhor do que as alternativas, não quando automatiza tudo de uma vez. Comece pelos pontos mais problemáticos da sua operação, testando 5-10 robots para determinar os verdadeiros ganhos de produtividade e a satisfação dos empregados. Utilize estes dados para implementar soluções sempre que o ROI for mais claro e dimensione o que funciona.
Se precisa de um conselho profissional ou está a pensar em implementar robots de automatização de armazéns no seu ecossistema, por favor contactar-nos sempre que acharem conveniente.
Os AGVs custam menos por robô, mas requerem a instalação de infra-estruturas, o que implica semanas e despesas adicionais. Os AMRs custam mais à partida, mas podem ser montados rapidamente sem qualquer instalação adicional, pelo que o seu preço total dependerá do número de vezes que a disposição do seu armazém será modificada no futuro.
A instalação de AGVs é um processo contínuo que pode levar várias semanas para terminar o ajuste das rotas. A instalação de AMRs demorará apenas alguns dias, uma vez que os robots criam os seus próprios mapas e necessitam apenas de configuração de software.
Os AMRs têm sensores que lhes permitem detetar e evitar pessoas em espaços partilhados. Ao trabalhar com AGVs, é melhor dedicar faixas de rodagem e utilizar barreiras para manter os robots e o pessoal em áreas separadas.
A atualização dos AGVs pode exigir a reinstalação da infraestrutura e a reprogramação dos percursos. No caso dos AMRs, basta atualizar o software com novos pontos de destino sempre que se deslocam prateleiras ou se acrescentam postos de trabalho.
Não, os fornecedores fornecem software de gestão de frotas e têm serviços de assistência técnica remota que pode contactar para obter ajuda. É necessário um funcionário para monitorizar o painel de controlo do robô e responder a pedidos básicos de resolução de problemas, mas não é necessário construir robôs.
O comércio eletrónico e o sector automóvel representam o maior volume de robôs móveis, utilizados principalmente nos centros de distribuição para recolher encomendas e movimentar paletes. As empresas transformadoras utilizam robôs móveis para transportar componentes para a linha de produção e outras actividades relacionadas com os produtos.
Considere a frequência com que vai alterar a disposição física das suas instalações. Se tiver rotas definidas durante longos períodos (3-5 anos), os AGVs são geralmente menos dispendiosos. Por outro lado, se precisar de flexibilidade para se adaptar às mudanças, os AMRs são menos trabalhosos e demorados para atualizar o sistema de rotas do robot.
Sim, muitas empresas iniciam o seu percurso de automatização implementando unidades numa zona para testar o desempenho e, em seguida, expandem onde o ROI é mais claro. Os AMRs escalam mais facilmente do que os AGVs porque não é necessário reinstalar a infraestrutura.
Dmitry lidera a estratégia tecnológica por trás das soluções personalizadas que realmente funcionam para os clientes - agora e à medida que crescem. Ele une a visão geral com a execução prática, garantindo que cada construção seja inteligente, escalável e alinhada com o negócio.
