Nueva generación de robots parar una mayor automatización, productividad y flexibilidad

La labor de coordinación desempeñada por Ideko en este proyecto ha contribuido a afianzar su liderazgo en materia de investigación y desarrollo de nuevas aplicaciones industriales. Su papel de socio le ha permitido impulsar la robótica dentro de su actividad de investigación, realizando desarrollos en diferentes áreas científicas.

La gran brecha entre los robots actuales y los del futuro se puede resumir principalmente en dos palabras: autonomía y capacidad cognitiva. Es la misma barrera que hoy impide que la mayoría de los robots en las líneas de producción realicen operaciones que no sean repetitivas. Pulverizar esa brecha podría dar como resultado un tiempo de producción más rápido y unos costes más reducidos, y ese ha sido uno de los ámbitos en los que se ha trabajado en COROMA.

Los robots inteligentes desarrollados en el proyecto COROMA son autónomos y colaborativos, están impulsados por Inteligencia Artificial (IA), aceleran el tiempo de producción e incorporan la capacidad de aprender de la experiencia.

El proyecto ha asumido el desafío de desarrollar un robot ‘cognitivamente mejorado’ específicamente para la producción de piezas metálicas y de composite. Este nuevo sistema robótico es capaz de comprender su entorno y aprender de él y hace uso de sus capacidades de razonamiento y detección para funcionar de forma autónoma.

En el marco del proyecto Ideko ha robotizado el proceso de acabado superficial de piezas metálicas con geometrías complejas del sector aeronáutico, garantizando el cumplimiento de los requisitos superficiales mediante técnicas de control de la capacidad de arranque de material. El lijado de este tipo de superficies es una tarea tediosa realizada hasta ahora de forma manual, por lo que su automatización resulta de gran interés para la industria.

Como centro tecnológico especializado en el ámbito de la fabricación, Ideko ha explorado las capacidades de los robots para el mecanizado de piezas de aluminio, con el fin de desarrollar técnicas de mejora de las prestaciones del mecanizado robótico. Entre las actividades desarrolladas se han estudiado técnicas de supresión de vibraciones, una de las principales limitaciones de los robots para realizar operaciones de mecanizado.

Además, dentro del proyecto, Ideko ha desarrollado un novedoso concepto de robot como apoyo móvil para el mecanizado de las paredes delgadas de una pieza. Durante el mecanizado de este tipo de piezas la tendencia de la pared delgada es vibrar y deformarse debido a su baja rigidez, pero en la solución desarrollada empleando el robot como apoyo móvil se ejerce una fuerza controlada sobre la pieza que aumenta su rigidez local y minimiza las vibraciones y deformaciones.

Por último, Ideko ha aplicado tecnología de inspección no destructiva mediante ultrasonidos para la inspección de piezas metálicas en diferentes ámbitos. Por un lado, comprobando el espesor de la pieza en una aplicación de lijado robótico con el fin de automatizar la comprobación de las tolerancias dimensionales. Por otro lado, se ha robotizado la verificación de cero defectos de piezas metálicas de alto valor añadido para aumentar la fiabilidad de la medición.

Uno de los grandes logros del proyecto COROMA radica en su enfoque modular, los denominados CORO-Módulos, que le permiten adaptarse a diferentes sectores industriales y fases de fabricación. Cada módulo resuelve una funcionalidad específica, de forma que la combinación de diferentes módulos busca dar respuesta a una problemática industrial. Con el objetivo de demostrar el concepto del proyecto COROMA, se han solucionado varios problemas del ámbito del mecanizado en los tres sectores industriales de referencia.

Partiendo de esa premisa, se identificó la necesidad de desarrollo de los siguientes módulos: CORO-PROG, reprogramación de las trayectorias del robot para un escenario real; CORO-SENSE, un sistema de visión 3D para el análisis del escenario real; CORO-HAND, una mano robótica para aportar destreza al robot; CORO-SAFE, para garantizar la seguridad del operario en un entorno sin barreras; CORO-MOVE, para permitir la navegación autónoma del robot en el escenario real; CORO-COOP, con la misión de gestionar la interacción entre máquinas; y por último CORO-OPTIM, una colección de herramientas para la optimización de diferentes procesos industriales.

El nuevo sistema robótico desarrollado se apoya en técnicas de comprensión basadas en la visión, para que el robot pueda navegar en un taller desordenado y encontrar las piezas que deben fabricarse. Estos robots pueden funcionar en cooperación con los humanos, aprovechan el conocimiento del proceso de fabricación que les ha sido integrado e imitan la forma de aprender de las personas por medio de sensores y algoritmos de aprendizaje automático.

Partiendo del ejemplo del lijado, un paso esencial en muchos procesos industriales, el robot COROMA comprende completamente cómo se desgasta una herramienta de lijado. Predice cuándo se pueden producir vibraciones no deseadas en base a la experiencia previa, aprende cómo algunas áreas de ciertas piezas son más propensas a tener defectos e inspecciona estas partes primero ahorrando así tiempo de proceso.

Esta solución permite a los robots ofrecer un rendimiento mejorado, una mayor productividad y una mejor calidad de las piezas, al tiempo que proporciona una mayor adaptabilidad a los entornos cambiantes y a las necesidades de producción. También da como resultado una mayor seguridad y movilidad y otorga características de comprensión de las diferentes escenas que puedan producirse en las plantas productivas.

Gracias a la IA y a la mecatrónica integradas en los robots, el tiempo de programación del robot disminuye entre 38% y 98%. En algunos escenarios, el tiempo total de fabricación se redujo hasta en un 60%, mientras que el tiempo requerido para establecer la fabricación de piezas nuevas descendió hasta en un 85%.

A través de estos resultados, el proyecto COROMA ha podido cumplir distintos objetivos entre los que se encuentra el fortalecimiento de la posición global de la industria manufacturera europea y la contribución al desarrollo tecnológico en el ámbito de la fabricación y la robótica. Pero también se ha conseguido facilitar la colaboración entre robots y máquinas-herramienta o robots no cognitivos, trayendo nuevas oportunidades de mercado a la industria robótica, a la industria de máquinas-herramienta y a los fabricantes industriales que utilizan una nueva generación de unidades de producción robótica.

Asimismo, este proyecto ha permitido dar un impulso a la implantación de la robótica en empresas especializadas en la fabricación de componentes metálicos y materiales compuestos para sectores como la aeronáutica, la construcción de embarcaciones deportivas y la generación de energía.

COROMA finalizó con éxito a finales de 2019, pero el trabajo continúa desde entonces. Algunos de los desarrollos tecnológicos del proyecto ya están siendo comercializados por los socios del proyecto como soluciones independientes. Varios socios del proyecto están trabajando en la explotación de la solución completa de COROMA para el acabado de piezas metálicas y moldes grandes para materiales compuestos.

Equipamientos de vanguardia

Para dar respuesta a las necesidades del ámbito de la robótica, Ideko cuenta con dos células robóticas en sus instalaciones. Estos equipamientos están dirigidos a la investigación, testeo y validación de nuevas aplicaciones que puedan ser transferidas a las empresas vascas, siendo activos del Basque Digital Innovation Hub. Una de las células está centrada en el ámbito del mecanizado con robots, como por ejemplo el fresado de piezas de aluminio o el taladrado y recanteado de piezas de composite. La segunda célula es un espacio seguro y flexible para realizar diferentes operaciones de fabricación e inspección con robots industriales, pudiendo operar varios robots al mismo tiempo en operaciones de manipulación, desbarbado, lijado o inspección no-destructiva.

Ligado a la estrategia de especialización en robótica, el centro tiene establecidas varias alianzas y colaboraciones con asociaciones y agrupaciones que proporcionan soporte y especialización en ámbitos robóticos concretos. El centro tecnológico es miembro de tres de las agrupaciones más destacadas en este campo: euRobotics, Hisparob y del nodo de Robótica Flexible del Basque Digital Innovation Hub.