65 anos do Unimate, o primeiro robô industrial instalado em uma fábrica

Na primavera de 1961 do hemisfério norte, sem cerimônia de inauguração, um braço mecânico hidráulico começou a trabalhar em uma fábrica da General Motors em Ewing Township, no estado de Nova Jersey, nos Estados Unidos. A tarefa era das mais ingratas da planta: retirar peças recém-saídas de uma máquina de fundição sob pressão, ainda muito quentes, e empilhá-las. O equipamento se chamava Unimate e é reconhecido como o primeiro robô industrial a operar em uma linha de produção. Em 2026, a instalação completa 65 anos.

A história do primeiro robô industrial não é só a de uma máquina. É a de uma ideia, a de que um mesmo equipamento pudesse ser reprogramado para tarefas diferentes, que levou décadas para se tornar comum e que ainda define o que se entende por robô na fábrica.

Uma patente de 1954 e um encontro em 1956

O Unimate nasceu da combinação de dois perfis. O inventor George Devol, que trabalhava com gravação magnética e controle de máquinas, depositou em dezembro de 1954 um pedido de patente para um dispositivo que chamou de Programmed Article Transfer, algo como "transferência programada de artigos". A patente, de número 2.988.237 nos Estados Unidos, só foi concedida em junho de 1961, poucos meses depois de o primeiro Unimate entrar em operação.

A ideia central de Devol era um manipulador de uso geral, capaz de repetir movimentos armazenados em uma memória e de ter esses movimentos alterados sem refazer a máquina. Era o oposto da automação rígida da época, em que cada mecanismo era projetado para uma única operação e perdia a utilidade quando o produto mudava.

Em 1956, Devol conheceu o engenheiro Joseph Engelberger. Da parceria nasceu a Unimation, considerada a primeira empresa dedicada à robótica. Engelberger assumiu o papel de defensor comercial da tecnologia e passou anos convencendo a indústria de que valia a pena colocar um braço programável na linha. Por esse trabalho, ele ficou conhecido como um dos pais da robótica industrial.

Como funcionava o Unimate

O robô instalado em 1961 era bem diferente do desenho da patente original. Enquanto a patente descrevia um manipulador com movimentos lineares, o Unimate de produção era um braço acionado hidraulicamente, com cinco graus de liberdade. Pesava cerca de 1,8 tonelada e ficava fixo ao lado da máquina que atendia.

Os pontos mais interessantes do projeto, vistos com os olhos atuais, são três:

• Memória em tambor. Os passos do programa ficavam gravados em um tambor magnético. O robô lia a sequência e reproduzia os movimentos ponto a ponto.
• Programação por demonstração. O operador conduzia o braço pelas posições desejadas e o sistema registrava cada uma. É o princípio do teach-in, que continua presente nas teach pendants dos robôs atuais e voltou com força nos robôs colaborativos, que podem ser guiados à mão.
• Acionamento hidráulico. Era a solução disponível para obter força e rigidez em um braço de grande alcance. A transição para acionamentos elétricos só viria na década seguinte.

A escolha da tarefa também ajuda a entender por que o robô foi aceito. Manipular peças fundidas quentes expunha os trabalhadores a calor, fumos e risco de queimaduras e amputações. Um equipamento que assumisse essa operação resolvia um problema de segurança antes de ser uma questão de produtividade.

Do Unimate aos robôs articulados elétricos

A partir da instalação na General Motors, a Unimation começou a produzir em escala e licenciou a tecnologia para fabricantes de outros países, entre eles a japonesa Kawasaki, que passou a fabricar Unimates no Japão. Foi o início da presença japonesa em robótica, que se tornaria dominante nas décadas seguintes.

A década de 1970 trouxe as mudanças que dariam a forma atual dos robôs industriais:

• Em 1969, Victor Scheinman, na Universidade Stanford, criou o Stanford Arm, um braço articulado de seis eixos inteiramente elétrico, capaz de seguir trajetórias arbitrárias no espaço.
• Em 1973, a sueca ASEA (depois incorporada à ABB) lançou o IRB 6, entre os primeiros robôs comerciais totalmente elétricos controlados por microprocessador. As duas primeiras unidades entraram em produção em janeiro de 1974, em uma aplicação de retificação e polimento de curvas de tubo.
• No mesmo ano de 1973, a alemã KUKA construiu o Famulus, um dos primeiros robôs articulados com seis eixos acionados eletromecanicamente.

Com o acionamento elétrico, os servomotores e o controle por microprocessador, os robôs ganharam precisão, repetibilidade e facilidade de programação. A indústria automobilística, principal compradora, passou a usá-los em larga escala em soldagem a ponto, pintura e manipulação.

O caminho até os cobots

Nas décadas de 1980 e 1990, o robô industrial se consolidou como uma célula isolada: grades de proteção, portas intertravadas e cortinas de luz separavam o braço das pessoas. Essa configuração resolvia a segurança, mas limitava a aplicação a tarefas que justificassem o investimento na célula completa.

A mudança seguinte veio com os robôs colaborativos, os cobots, que passaram a ser oferecidos comercialmente no fim dos anos 2000. Eles combinam limitação de força e potência, sensores de contato e velocidades controladas para permitir, após a apreciação de riscos, o trabalho próximo de pessoas sem as grades tradicionais. A programação por demonstração, com o operador conduzindo o braço à mão, lembra de perto o princípio do Unimate.

As normas acompanharam essa evolução. A série ISO 10218 trata da segurança de robôs industriais e de sua integração, e a especificação técnica ISO/TS 15066 trouxe orientações específicas para a operação colaborativa. No Brasil, o uso de robôs em máquinas também passa pelos requisitos da NR-12.

Onde os robôs trabalham atualmente

A tarefa do Unimate, cuidar de uma máquina e movimentar peças, continua entre as aplicações mais comuns da robótica. O leque, porém, se ampliou muito. Nas fábricas atuais, os robôs aparecem em:

• Soldagem a ponto e a arco, sobretudo na carroceria de veículos e em estruturas metálicas.
• Pintura e aplicação de selantes e adesivos, em que a repetibilidade garante espessura uniforme e reduz a exposição a solventes.
• Carga e descarga de máquinas-ferramenta, prensas e injetoras, herdeiras diretas do primeiro Unimate.
• Paletização e embalagem, no fim das linhas de alimentos, bebidas e bens de consumo.
• Montagem e inspeção, com câmeras de visão e sensores de força que permitem encaixes delicados e verificação de qualidade na própria célula.

O que mudou de 1961 para cá foi a capacidade de perceber o ambiente. O primeiro robô industrial repetia cegamente a sequência do tambor; os atuais corrigem a trajetória com visão, medem a força de contato e trocam dados com o CLP e com os sistemas de gestão da produção.

O que o primeiro robô industrial ensina

Olhando 65 anos para trás, algumas lições do Unimate continuam atuais para quem projeta ou compra automação:

• Comece pela tarefa perigosa ou repetitiva. O primeiro robô foi aceito porque tirava pessoas de um posto insalubre. Essa ainda é uma das justificativas mais sólidas para um projeto de robotização.
• Flexibilidade tem valor. O conceito de Devol era um manipulador reprogramável, e é isso que diferencia o robô de um mecanismo dedicado. Projetos que amarram o robô a uma única peça desperdiçam a principal vantagem dele.
• A integração pesa tanto quanto o robô. Garras, dispositivos de fixação, alimentação de peças e intertravamentos com a máquina vizinha já eram parte do desafio em 1961 e continuam sendo a maior parte do trabalho de uma célula.
• Aceitação é um processo. Engelberger passou anos convencendo gestores. Treinar a manutenção e a operação continua sendo condição para que o robô produza o que promete.

Em 2003, o Unimate foi incluído no Robot Hall of Fame, da Universidade Carnegie Mellon, ao lado de robôs da ficção e da pesquisa. George Devol entrou para o National Inventors Hall of Fame em 2011, ano de sua morte. Os dois registros reconhecem que a primeira linha com um braço programável, em 1961, abriu o caminho para as centenas de milhares de robôs instalados todos os anos nas fábricas do mundo.