Los robots manipuladores realizan tareas importantes dentro de las líneas productivas de fábricas alrededor del mundo: paletización, alimentación de máquinas, manejo, separación y mucho más. En este artículo, exploramos más el tema.
Continúe leyendo y consulte:
- ¿qué es la manipulación robótica?
- Seguridad en el uso de robots manipuladores
- Aplicaciones actuales para la manipulación robótica
- Los cobots son excelentes robots manipuladores para añadir en su fábrica
¿qué es la manipulación robótica?
La manipulación es una habilidad avanzada que separa a los robots de otros sistemas computarizados y automatizados. La capacidad robótica de interactuar físicamente y modificar ambientes - es decir, manipular - abre margen para varias aplicaciones.
Pero el campo de la manipulación robótica aún tiene grandes desafíos por delante. Los robots no pueden sentir y usar el sentido del tacto como los seres humanos. Por eso, los sensores de fuerza/torque son necesarios para compensar esa falta de habilidad motora.
Además, es necesario que los robots vean a través de visión artificial dónde están las piezas y qué deben hacer con ellas, siendo capaces de desviar de obstáculos y responder rápidamente a estímulos no planificados.
Aun así, la manipulación robótica automatiza diversos procesos y auxilia a las industrias de diversas formas.
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Tecnología de manipulación
Los manipuladores robóticos existen en diferentes tamaños y formas. La mayoría, sin embargo, consiste en un brazo robótico y una herramienta en la punta (un end effector).
El ejemplo más simple de un end effector es un copo de succión (una garra de succión o garra a vacío). Al conectar ese copo a un sistema de bombeo a vacío, es posible usar la diferencia de presión para sujetar objetos y moverlos.
Este modelo es normalmente usado para la paletización de objetos cerrados en cajas, y posee poco control y sensibilidad para objetos pequeños.
Existen aún otras limitaciones para este modelo de herramienta, pero es importante observar que los grados de libertad (DOF, por sus siglas en inglés degrees-of-freedom) son limitados en este caso gracias a la poca capacidad de mover el objeto en algún eje.
Una garra 1-DOF, por ejemplo, puede tomar un objeto con dedos que abren y cierran, moverlo en la misma posición a otro lugar. Al añadir un segundo DOF, como una muñeca giratoria, la garra puede reorientar el objeto antes de su colocación.
Ya hemos hablado bastante sobre los diferentes tipos de garras robóticas y sus limitaciones y beneficios para diferentes automatizaciones. Revisa el artículo aquí.
Libertad de movimiento en la manipulación
Yendo más allá de una garra 2-DOF, los manipuladores robóticos se vuelven cada vez más complejos y pueden realizar actividades elaboradas, como empujar, lanzar o manejar con cuidado piezas pequeñas.
En esto, cuanto más la garra añade elementos de manipulación que se asemejan a un brazo y mano humanos, más compleja se vuelve. Es posible llegar a los 20 o más DOFs para un robot, y con las herramientas correctas, hay maneras de garantizar más habilidades que una mano humana orgánica con sus 24-DOFs.
Sin embargo, no toda aplicación exige un grado de maniobrabilidad tan grande. A menudo, es posible automatizar con menos movimientos, incluso para ahorrar tiempo en los ciclos y optimizar la línea productiva.
Seguridad en el uso de robots manipuladores
La seguridad es uno de los puntos más importantes a la hora de seleccionar un robot manipulador para automatizar una tarea. Dependiendo de la programación del sistema, del tipo de parte movida y de las configuraciones de velocidad y fuerza, puede haber riesgo para los trabajadores alrededor.
Por eso, es importante realizar una apreciación de riesgos antes de implementar cualquier solución automatizada, como exige la ISO 15066 para el uso de robots colaborativos en espacios industriales, por ejemplo.
En algunos casos, el uso de células de seguridad será necesario. En otros, la implementación de sensores de proximidad en conjunto con el sistema de movimiento del robot, reduciendo la velocidad y la amplitud de acción ante la aproximación de una persona, puede ser suficiente.
Los sensores de fuerza/torque también son muy útiles para garantizar mayor seguridad en el espacio de trabajo, ya que envían al sistema de control del brazo robótico una serie continua de datos sobre la presión ejercida sobre determinada pieza y pueden indicar errores en caso de que la garra robótica entre en contacto con un trabajador, por ejemplo.
Por último, los sistemas de visión también complementan estas soluciones en automatización y añaden seguridad, además de poder ser usados en tareas de control de calidad.
- Lea también: Sensores en robótica: cuáles utilizar en sus aplicaciones
Aplicaciones actuales para la manipulación robótica
Los robots manipuladores pueden ser usados en diversas tareas. Dependiendo de las circunstancias, pueden incluso ejecutar más de una función dentro de una línea productiva. Para ello, claro, deben ser flexibles y fácilmente configurables.
En general, los robots colaborativos son más recomendados para tareas de manipulación. Esto se debe a que son más ligeros, ocupan menos espacio en el piso de fábrica - lo que exige menos alteraciones de la línea ya existente -, y poseen programación e implementación facilitadas.
A continuación, separamos 4 tareas de manipulación fácilmente automatizables con robots colaborativos.
1. Paletización
Los procesos de paletización pueden ser automatizados por una serie de factores. En primer lugar, son actividades repetitivas con poco valor agregado. Además, por el peso, son poco ergonómicas y pueden causar enfermedades ocupacionales por esfuerzo repetitivo.
Por tanto, la paletización es uno de los procesos ideales para que los robots manipuladores asuman, liberando a los trabajadores para tareas de mayor valor agregado dentro de la línea de producción.
Brazos robóticos de seis ejes pueden usar garras de succión en la punta para manipular las cajas y apilarlas de acuerdo con las necesidades de la línea. Este es solo un ejemplo de lo que la paletización con robótica colaborativa puede hacer.
2. Empaquetado
Empaquetar ítems es otra tarea repetitiva y tediosa que puede generar errores cuando no está automatizada. Esto se debe a que los trabajadores, después de un largo período de actividad, comienzan a perder la productividad y la atención.
Sin embargo, los robots no sufren del mismo problema. Un brazo robótico colaborativo con una garra y un sistema de visión para lectura de las partes puede identificar cuáles son los ítems en la cinta y separarlos en las cajas correspondientes con gran precisión y velocidad.
Nuevamente, los trabajadores son ahorrados de actividades poco valiosas y pueden generar más valor para las fábricas en otras funciones.
3. Manejo de Piezas (Pick and Place)
De todas las tareas, las de pick and place son las que tienen menor valor agregado para la línea. Simplemente tomar y cambiar un objeto de posición es tan sencillo que ya debería haber sido automatizado en todas las fábricas del mundo.
Pero para quienes se ocupan de fabricación de alto mix y baja producción, esto puede ser un desafío. En esos momentos, un brazo robótico colaborativo con una garra eléctrica y un sistema de visión para identificar las piezas soluciona el problema.
La garra eléctrica es capaz de manejar diferentes objetos y formatos, y el sistema de visión identifica correctamente hacia dónde debe ir cada ítem.
En el caso de piezas con formatos muy irregulares, las garras blandas (que se adhieren al material) son una solución más eficaz.
4. Alimentación de Máquinas
La alimentación de máquinas es el tipo de tarea que los robots manipuladores automatizan por varios factores. Primero, productividad. Pero, más allá de eso, están los factores de seguridad y ergonomía.
En el caso de máquinas CNC, o de corte, soldadura o prensa, los trabajadores están frecuentemente sujetos a accidentes laborales.
Por lo tanto, automatizar con un robot colaborativo para esta actividad garantiza ganancias en diferentes frentes productivos. Las fábricas aumentan la productividad de la actividad, reducen errores, cortan costos con indemnizaciones por accidente laboral y mejoran el rendimiento general.
Los cobots son excelentes robots manipuladores para añadir en su fábrica
Los robots colaborativos de Universal Robots garantizan mayor flexibilidad, productividad y seguridad en la ejecución de tareas de manejo dentro del ambiente de manufactura.
Son diferentes modelos con capacidades de carga y alcance distintos, ofreciendo a usted y su fábrica más opciones de automatización.
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