Movimiento y detección de los cobots para una automatización industrial ampliada

Entre esta diversidad, el segmento de los cobots ha suscitado un interés sostenido y creciente por parte de las empresas deseosas de combinar las fortalezas de los robots con las de los trabajadores humanos, actuando de forma colaborativa, para optimizar la productividad. El diseño típico del cobot, como brazo robótico multiarticulado, se ha generalizado y adoptado rápidamente. Estos robots se adaptan bien a tareas de recogida, colocación y embalaje. Los tamaños disponibles van desde unidades de sobremesa compactas con un alcance de menos de medio metro y una capacidad de carga de alrededor de 1 kg hasta modelos de suelo capaces de manipular objetos más grandes y pesados.

El cobot de 6 ejes es un diseño popular que puede imitar fielmente el movimiento del brazo humano.

El cobot de 6 ejes se acerca mucho a la destreza del brazo humano. Las bridas estandarizadas para herramientas de extremo de brazo (Eoat - End Of Arm Tooling) ofrecen una opción de montaje práctica para los efectores finales, al tiempo que simplifican la interoperabilidad y la intercambiabilidad.

Aunque todo esto se acerca de forma impresionante a la réplica del movimiento del brazo humano, seis ejes no pueden abarcar todo el rango que permiten las articulaciones humanas. Al introducir una articulación giratoria adicional de 360 grados en la extremidad inferior del cobot (foto 1), entre el segundo y el tercer eje, una máquina de 7 ejes puede emular más fielmente las capacidades del brazo humano.

Foto 1. Un eje adicional en la extremidad inferior permite una agilidad más similar a la humana.

Es importante destacar que una máquina de 7 ejes puede alcanzar ubicaciones dentro del espacio de movimiento total a las que un robot de 6 ejes no puede acceder. Una habilidad fundamental es rodear obstáculos o trabajar a ambos lados de un conjunto de gran tamaño sin tener que reposicionar la pieza de trabajo (foto 2). Esto puede proporcionar a los planificadores de producción y a los programadores una flexibilidad adicional para optimizar la disposición del espacio de trabajo y la secuencia de acciones que debe realizar el cobot para completar la tarea deseada.

Foto 2. El séptimo eje mejora la flexibilidad en la producción y la logística.

Al diseñar este eje adicional en la extremidad inferior para una mayor flexibilidad de movimiento, Yamaha Robotics también ha integrado articulaciones miniaturizadas construidas con un eje hueco para mejorar aún más la flexibilidad de su cobot de 7 ejes.

En el cobot, las articulaciones huecas permiten integrar un sensor de par en cada uno de los ejes de la máquina. Esto contrasta con los enfoques de diseño típicos de los cobots, que suelen incluir la detección de par solo en la parte superior de la máquina. Los sensores adicionales mejoran el control general, lo que permite una mayor precisión de movimiento que hace que el cobot pueda abordar una gama más amplia de aplicaciones.

Algunos ejemplos de los diversos tipos de procesos que estos cobots pueden manejar, aprovechando los datos de movimiento adicionales extraídos de la detección de par en todos los ejes, incluyen el acoplamiento de conectores eléctricos (foto 3), la construcción de ensamblajes delicados, el pulido, el abrillantado y el desbarbado.

Foto 3. La detección de par en todos los ejes permite a los cobots manejar procesos que antes no se podían abordar.

El acoplamiento de conectores exige una gran destreza motora cuando lo realizan operarios humanos en líneas de producción convencionales. Con la capacidad de manejar esta tarea compleja y delicada, el cobot puede aportar una mayor automatización a las áreas de montaje y elevar la productividad de formas que hasta ahora eran difíciles o imposibles de lograr.

Además, el cobot puede encargarse de procesos como el desbarbado de componentes mecánicos tras el mecanizado o el taladrado. Asimismo, en los casos en que el pulido y el abrillantado requieren delicadeza y precisión, los sensores de par adicionales integrados en el cobot de 7 ejes de Yamaha permiten a la máquina pulir con cuidado tanto superficies curvas como planas. Por lo tanto, es adecuado para su uso en el montaje final de productos como equipos ópticos, o para la manipulación y el embalaje de artículos decorativos, o la limpieza y el secado de artículos para restaurar el acabado de la superficie tras el lavado.

Los cobots con sensores de par en cada eje también pueden mejorar la seguridad al detectar de forma fiable e instantánea el contacto con cualquier tipo de obstáculo, como un trabajador humano u otros obstáculos en el entorno industrial.

El cobot cumple las normas de seguridad funcional y está certificado por la autoridad independiente TÜV SÜD. Antes de su lanzamiento oficial, Yamaha Robotics introdujo el sistema en su principal planta de producción de motores fueraborda, la fábrica de Fukuroi Sur, en Japón. Los equipos de producción de Fukuroi ayudaron a validar el funcionamiento y la funcionalidad del cobot en condiciones reales de producción.

Las máquinas de 7 ejes se integraron de acuerdo con las normas de seguridad aplicables, la ISO 10218, que especifica límites como la fuerza, la presión y la velocidad en procesos que permiten el contacto entre cobots y trabajadores humanos. La norma ISO 10218 contiene actualizaciones recientes que se aplican específicamente a los modos colaborativos de los robots.

Si los cobots se utilizan para procesos que no implican contacto con humanos, en áreas protegidas que están separadas y resguardadas con enclavamientos de seguridad, las normas permiten el funcionamiento a velocidades industriales completas. El cobot de 7 ejes de Yamaha ofrece modos de funcionamiento de alta velocidad para su uso cuando las condiciones lo permiten, lo que mejora la flexibilidad de los propietarios para abordar una amplia gama de aplicaciones.

La incorporación de un séptimo eje ofrece una ventaja significativa para los robots colaborativos, permitiendo una mayor funcionalidad y seguridad. A medida que la demanda de automatización sigue creciendo en todo el mundo y las industrias buscan una productividad cada vez mayor, los cobots que ofrecen las oportunidades del séptimo eje pueden proporcionar una mayor flexibilidad para abordar aplicaciones exigentes e incluso oportunidades aún sin explorar. Gracias al control de movimiento mejorado que permite la ampliación de la detección de par, esto puede incluir procesos que antes se consideraban demasiado difíciles para los modelos típicos.