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“Los sensores hápticos permiten llevar el uso de cobots al siguiente nivel y automatizar procesos que antes los robots no podían hacer por falta de destreza y tacto”

Entrevista a Ákos Dömötör, CEO de OptoForce

Esther Güell04/04/2018

OptoForce, proveedor de tecnología robótica de sensores de fuerza y par multiejes, ha desarrollado una gama completa de aplicaciones pre-programadas dedicadas a la industria automotriz. OptoForce Automotive, una solución basada en sus sensores de fuerza / par de 6 ejes, agregando un 'sentido del tacto' a brazos robóticos funcionales que permiten al cobot disponer de habilidades similares a las de una mano humana, que abre nuevas capacidades en el sector de la automoción.

Las aplicaciones de OptoForce Automotive permiten cubrir numerosas tareas de automatización en la industria automotriz como el pulido de piezas de automóviles, desbarbado, inserción de válvulas, montaje fino, manejo de materiales delicados, procesos de encolado y prueba de calidad / garantía de calidad. Como explica Ákos Dömötör, CEO de OptoForce, “en la fabricación de automóviles, muchos procesos en la operación de acabado superficial requieren del sentido del tacto y OptoForce ofrece hoy una solución única de grabación de rutas con velocidad constante en modo de fuerza, muy demandada por el sector automotriz”. Y añade: “Nuestras aplicaciones pre-programadas permiten una configuración fácil de entender y de programar que solo requiere módulos de software OptoForce”.

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Para Ákos Dömötör, los sensores hápticos son también una oportunidad para las pymes a la hora de diferenciarse: “con ellos se pueden automatizar más líneas de producción al mismo tiempo y el precio de los sensores generalmente no es un problema en comparación con los beneficios obtenidos”.

Con los sensores hápticos la robótica colaborativa da un paso más hacia la integración en las plantas de producción. Pero no todas las industrias tienen las mismas necesidades. ¿Cuáles son los principales retos que supone el sector automotriz en este sentido?

El sector automotriz se enfrenta a una serie de desafíos diferentes, entre otras cosas porque desde hace algunas décadas es el máximo exponente del concepto de fabricación ‘just-in-time’, una metodología también conocida como el método Toyota o JIT, cuyo objetivo principal es reducir los tiempos de flujo dentro del sistema de producción.

Si bien estos métodos de fabricación flexibles ofrecen ventajas significativas en términos de reducción de costes de producción, ahorro de espacio en fábrica y la capacidad de producir tiradas de producción más cortas y personalizadas, también requieren de una precisión y eficiencia óptimas en los procesos de fabricación para evitar posibles períodos costosos de tiempo de inactividad y problemas asociados con la calidad inconsistente del producto.

Por esta razón, los fabricantes de automóviles siempre han liderado el camino en el sector industrial con respecto a la integración de robots —desde el primero instalado en General Motors en 1960— y ahora con el uso de sensores hápticos en los robots colaborativos que son particularmente adecuados para este tipo de metodología.

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Los sensores de fuerza / par OptoForce usan luz infrarroja para detectar deformaciones de la estructura del sensor de silicona a medida que cambia el peso u otras fuerzas, y pueden ajustar su agarre en el componente, introduciendo un sentido del tacto para las pinzas robóticas y las tecnologías de automatización.

El sensor dota de ‘tacto’ al robot, permitiendo medir la fuerza aplicada. ¿Cuáles son las principales tareas que pueden desarrollar estos robots con sensor en una línea de producción de automóviles?

OptoForce Automotive permite realizar aplicaciones innovadoras como pueden ser el pulido de piezas de automóvil; cuando se trata de pulido de metal de puertas o pulido de plástico para lámparas de automóvil, la grabación de rutas con velocidad constante en modo de fuerza es uno de los principales desarrollos ofrecidos por OptoForce. La solución OptoForce aborda a la perfección este desafío a través del uso del movimiento de ‘spline’ y manteniendo la fuerza par constante, los robots se adaptan a la superficie y siguen cualquier tipo de forma de superficie.

Pero también opera en trabajos de desbarbado. Para eliminar los bordes ásperos que quedan del moldeado. Adaptable a la superficie, ya que la velocidad constante en el modo de fuerza es una característica muy importante durante el desbarbado. Con esta aplicación, su torque es constante gracias al movimiento de fuerza constante en 3D que permite tener superficies totalmente desbarbadadas.

Otra aplicación posible es en la inserción de válvulas. OptoForce Automotive ayuda a insertar una válvula en un orificio ajustado con mayor rapidez y precisión que una mano humana. Esta es una solución rápida y robusta para ajuste de precisión incluso hasta tolerancias H7, con detección de estado atascado y límites personalizables de fuerza / par, por lo que con el sensor Opto Force, el robot puede encontrar por sí mismo la orientación correcta donde colocar la válvula.

Igualmente, en tareas de montaje fino o manipulación de material delicado. Muchas tareas demandan sensibilidad y tolerancias milimétricas, como por ejemplo durante el montaje de piezas electrónicas. En estas aplicaciones, la precisión absoluta es fundamental: si una sola pieza no se coloca exactamente donde corresponde o se desalinea durante la instalación, amenaza no solo la rentabilidad de los procesos de producción del fabricante sino en el peor de los casos puede incluso poner en peligro el cliente final. Durante un montaje muy preciso, un sensible sensor de F / T proporciona el ‘sentido del tacto’ al cobot, similar a las manos humanas para insertar piezas pequeñas y delicadas.

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OptoForce Automotive opera con cobots de Universal Robots.

En procesos de encolado, con la aplicación de guiado manual, cualquier ruta compleja puede programarse en el robot. Especialmente interesante durante los procesos de encolado, donde dispensar la dosis incorrecta de pegamento en el lugar incorrecto podría degradar las áreas alrededor del punto de pegamento, necesitando así la ayuda de un operador. Con la solución de guiado manual, el operador ahora tiene la certeza de que puede el robot sabrá el camino a seguir incluso si es compleja. Por lo tanto, el operario puede enfocarse en otras actividades de mayor valor.

Y, finalmente, el sensor también se puede usar para pruebas de calidad. Puede hacer monitoreo en tiempo real durante el proceso y recopilación de datos en tiempo real. Por ejemplo, el robot puede probar la funcionalidad correcta de las piezas del automóvil, como el conmutador de arranque.

En el vídeo con la ayuda del sensor, el robot está probando un interruptor de tallo de un automóvil (desde el minuto 1:35):

Esta industria ha sido siempre pionera en la automatización de procesos, sin embargo, algunas fases son especialmente críticas. ¿Pueden los sensores hápticos ayudar en la manipulación de piezas delicadas o integrarse en, por ejemplo, zonas de riesgo?

Los sensores hápticos permiten a los fabricantes llevar el uso de cobots al siguiente nivel y automatizar una variedad de procesos que incluso antes los robots no podían hacer porque carecían de la destreza y el sentido del tacto que ofrece el trabajador humano. La inserción de pasadores, por ejemplo, es una técnica estándar en la instalación de precisión que exige sensibilidad y tolerancias milimétricas. La mano humana puede encontrar rápidamente el punto de aproximación correcto simplemente probándolo. Un brazo robótico convencional diseñado para puntos de referencia fijos posicionados con precisión no puede. Dichos procesos han resistido la automatización hasta ahora, pero gracias a los sensores de fuerza / par de seis ejes, eso ahora está cambiando.

El automóvil consta —de media hoy— de hasta 10.000 partes individuales. Para convertir esta inmensa cantidad de componentes individuales en un vehículo completo y funcional se requieren casi otros tantos pasos de instalación. La precisión absoluta es fundamental, ya que, si una sola pieza no se coloca exactamente donde corresponde o se desalinea durante la instalación claramente amenaza, no solo la rentabilidad de los procesos de producción del fabricante, sino que en el peor de los casos puede incluso poner en peligro el cliente final.

Igualmente, otra de las aplicaciones de los sensores hápticos como pulir y alisar, generalmente al final de una serie de pasos de procesamiento industrial, es un componente completamente esencial de la creación de valor en la industria del automóvil. Este proceso representa una contribución fundamental a la apariencia visual del producto final y, como resultado, es una gran contribución a su éxito en el mercado. Sin embargo, pulir es cualquier cosa menos una tarea popular entre la fuerza de trabajo; es un ‘trabajo sucio’. Con frecuencia, este paso libera una gran cantidad de polvo, a lo que el trabajador queda expuesto. Esto no es simplemente desagradable, sino que puede ser muy peligroso para la salud sin las medidas de protección correctas.

Los sensores hápticos de fuerza / par amplían el sentido del tacto necesario para tales procesos a los robots livianos, acercándolos a las capacidades de la mano humana. Con estas extensiones de sensor, los brazos del robot pueden detectar la fuerza más leve ejercida y la resistencia encontrada y así reaccionar en consecuencia en tiempo real. Por tanto, el proceso de pulido puede ser completamente automatizado y en consecuencia hacerse más uniforme.

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La solución OptoForce Automotive reduce el número de horas de producción.

En un peldaño anterior de la cadena de producción ¿Qué grado de penetración pueden tener los robots dotados de sensores hápticos entre los proveedores de piezas y componentes?

Los proveedores de piezas y componentes suelen ser pequeñas o medianas empresas que deben afrontar toda una serie de desafíos cuando operan en el mercado global. Es decir, mantenerse competitivos frente a países donde la mano de obra es barata, mantener la flexibilidad necesaria para prestar servicios más cortos y encuentra la relación precio / rendimiento óptimo en un momento en que los costes laborales están aumentando y hay una escasez de técnicos cualificados y capaces.

Por lo tanto, los sensores hápticos permiten utilizar robots industriales para tareas de producción para las cuales la sensibilidad de las manos humanas siempre ha sido esencial. Ayudando a las empresas a aumentar su eficiencia y productividad incluso en estas áreas, un factor significativo en la preparación futura para la competencia global y local. Esta es una forma de reaccionar a las crecientes demandas sin costes adicionales significativos. También garantizan precisión y calidad constante en el proceso de fabricación, evitando errores costosos, desperdicio de materiales y productos defectuosos.

Cuanto más adaptable y flexible sea un sistema robótico, más fácil será integrarlo y más rápido se podrá amortizar y, a partir de ese momento, obtener ganancias, algo que para una pyme siempre es de vital importancia. El sentido del tacto obtenido a través del uso de sensores de fuerza / par de seis ejes representa una ganancia significativa en la adaptabilidad de los sistemas robóticos. Se pueden automatizar más líneas de producción al mismo tiempo y el precio de los sensores generalmente no es un problema en comparación con los beneficios obtenidos.

Algunas empresas ya han implementado la solución OptoForce Automotive con gran éxito. “Tras colocar los sensores para tareas de pulido y rectificado en su robot de Universal Robots, en España un fabricante de automóviles con fábrica en Valencia, ha podido reducir significativamente el número de horas que cada operador dedica a los automóviles, reduciendo así los costes de producción y los retrasos”, señala Renata Barros, gerente de Ventas Senior de OptoForce. En España OptoForce suministra estos sensores a través de distribuidores como Fluitronic, Robot Plus y CFZ Cobots.

OptoForce presenta nuevas capacidades con sensores hápticos para la industria metalúrgica

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