¿Ha pensado en utilizar cobots móviles para el mantenimiento de máquinas?

Empresas de todo el mundo están evaluando sus operaciones de producción para determinar cómo aumentar la productividad. Esa es una de las razones principales por las que la demanda de robótica y automatización está creciendo a un ritmo vertiginoso.

Los robots móviles se han convertido en una solución popular para una variedad de industrias, incluido el comercio electrónico, donde el robot puede moverse rápidamente de un lugar a otro para recoger productos para el cumplimiento de pedidos. Ahora, muchas industrias están considerando el uso de cobots en una plataforma móvil para compensar la escasez de trabajadores cualificados, mejorar la productividad, cumplir con plazos críticos y maximizar el retorno de la inversión.

Las empresas que fabrican piezas no solo se enfrentan a la escasez de mano de obra y a problemas de productividad, sino que ahora también se enfrentan al reto de satisfacer las demandas de los clientes de gestionar trabajos de bajo volumen y alta variedad. Una solución muy flexible y segura es montar un cobot en una plataforma móvil, como un robot móvil autónomo (AMR). Este tipo de solución de robot móvil facilita que un solo trabajador pueda mover el robot a diferentes máquinas de la planta y configurarlo rápidamente para cualquier número de tareas, lo que supone una gran ventaja que permite a las empresas satisfacer las demandas de sus clientes y, al mismo tiempo, ahorrar tiempo y dinero. También permite a los empleados cualificados permanecer en la célula de trabajo del cobot para realizar otras tareas mientras el cobot se encarga de las tareas repetitivas de carga y descarga.

Demostración del manipulador móvil

FANUC ha realizado recientemente una demostración de alimentación flexible de máquinas con su último cobot CRX-20iA/L montado en una plataforma. Se utilizó un AMR OTTO 100 acoplado bajo la plataforma para levantar y transportar el cobot con el fin de completar de forma autónoma una serie de tareas comunes en cualquier taller, como el montaje de kits de piezas, el lavado y el mantenimiento de máquinas. Este sistema, diseñado y construido por Capriol (West Bloomfield, Míchigan), es un excelente ejemplo de cómo se pueden ampliar las capacidades de un cobot, convirtiéndolo en un auténtico manipulador móvil.

Potente AMR

El AMR OTTO, con una autonomía de unas dos horas, se utiliza para alimentar los equipos a bordo de la plataforma entre el cobot y el AMR. Mucho más que un simple enlace mecánico entre ambos, la plataforma contiene el equipo necesario para alimentar el cobot con las baterías del AMR, el equipo de comunicación inalámbrica para el PLC de la célula y las conexiones de E/S para los sensores específicos de la aplicación.

Así, en este ejemplo, las baterías del AMR duran dos horas. A las dos horas, el AMR se intercambia con otro AMR completamente cargado. Una fuente de alimentación secundaria estable (UPS) permite al cobot terminar su ciclo, y el sistema sigue funcionando sin pérdida de productividad.

Localización con visión 2D

Cuando se utilizan manipuladores móviles, la posición y la orientación de la estación de acoplamiento deben verificarse cada vez mediante algún tipo de localización para garantizar la repetibilidad del movimiento del robot. ¿Qué puede afectar a la repetibilidad?

• Cuando un robot móvil se acopla a una estación, la repetibilidad puede variar en varios centímetros.
• Dado que los suelos no están perfectamente nivelados, cualquier pequeño desnivel o bache puede cambiar significativamente la posición de la herramienta del extremo del brazo del cobot.

2D Vision puede resolver estos problemas en cuestión de segundos. Esto se consigue añadiendo un objetivo de visión (una rejilla de calibración de la cámara) a cada estación y enseñando todas las posiciones del objetivo. Cuando el manipulador móvil llega a una estación, una cámara 2D toma varias imágenes del objetivo y calcula su posición y orientación con respecto al robot. De este modo se establece la posición del objetivo, y todos los movimientos posteriores del robot en la estación son tan precisos como cuando se le enseñó por primera vez.

Mantenimiento de CNC

Hay muchas formas en que una máquina CNC puede comunicarse con un manipulador móvil. La reciente demostración intentó imitar al máximo a un operador humano, por lo que se utilizó la visión para la comunicación entre el CNC y el resto de la celda de trabajo.

Cuando la máquina termina un ciclo, abre la puerta y utiliza la luz apilada para indicar que se requiere servicio. El manipulador móvil llega a la máquina y comprueba la luz para confirmar que está lista. Después de completar las tareas en la máquina, el robot pulsa el botón de inicio del ciclo y comprueba la luz apilada por última vez para verificar que la máquina está en funcionamiento antes de abandonar la estación.

Otra aplicación podría utilizar la comunicación en red para comunicarse con la máquina CNC, lo que podría dar lugar a una solución más eficiente. En este caso, la máquina CNC puede señalar cuando está a punto de terminar un ciclo, y se puede enviar un manipulador móvil con antelación para que llegue justo cuando finaliza el ciclo de mecanizado, lo que mejora la eficiencia.

Tecnología colaborativa

El CRX-20iA/L utilizado en el manipulador móvil es un robot colaborativo con potencia y fuerza limitadas. El sistema manipulador móvil también cuenta con escáneres láser montados en dos esquinas que ofrecen una cobertura de 360 grados. Estos dos sistemas con clasificación de seguridad (el cobot y los escáneres de área) pueden utilizarse juntos para lograr un sistema seguro.

Para tareas de bajo riesgo, el cobot de FANUC proporciona un funcionamiento seguro sin necesidad de escáneres de seguridad. Si se requieren velocidades más altas o la tarea es más arriesgada, como la manipulación de piezas afiladas, se pueden utilizar escáneres de seguridad para evitar que el brazo se mueva cuando los operadores están cerca. La clave aquí es la flexibilidad: las funciones de limitación de potencia y fuerza del cobot pueden aumentarse con los escáneres de área para lograr un sistema seguro de una manera que tenga sentido para cada aplicación única.

Navegación de robots móviles

El uso de un AMR como el OTTO 100 para transportar un cobot/manipulador móvil ofrece varias ventajas, entre ellas:

• Flexibilidad para responder a obstáculos inesperados redirigiendo automáticamente la ruta alrededor de los mismos.
• Las ruedas grandes permiten al AMR desplazarse por los suelos de las fábricas, incluso aquellos que están agrietados o tienen baches.
• Configuración sencilla del mapa de rutas: basta con una sola vuelta manual por las instalaciones para configurar el mapa del AMR. A continuación, el mapa se rellena con estaciones, cargadores y otros puntos de interés.

El robusto software Fleet Manager de OTTO permite todo, desde programar puntos de referencia sencillos hasta definir fábricas complejas integradas en la infraestructura del edificio. Cambiar la ubicación de la máquina o el flujo de trabajo es tan sencillo como ajustar los destinos en el mapa: el AMR se encarga de todo lo demás.

Maximizar el retorno de la inversión (ROI)

Antes de invertir en un sistema de manipulador móvil, es importante trabajar con un proveedor de automatización fiable que realice una revisión exhaustiva de su operación para asegurarse de que la automatización se utiliza de manera eficiente. En la demostración del ejemplo anterior, un cobot realiza diferentes tareas en cada estación. Un enfoque alternativo y posiblemente más rentable podría ser utilizar robots fijos en cada estación para realizar las tareas del proceso y utilizar el manipulador móvil solo para mover piezas entre estaciones y accesorios. De este modo, el manipulador móvil se mantiene en movimiento tanto como sea posible, lo que le permite dar servicio a más estaciones en lugar de utilizarlo para realizar tareas en cada estación.

El mantenimiento móvil de máquinas es una inversión que se amortiza en consistencia y flexibilidad. La carga de la máquina se realiza con precisión robótica y el rendimiento de las piezas no varía de un turno a otro. Los robots no asisten a reuniones y no les importa trabajar en tres turnos. A largo plazo, una solución móvil es la más flexible: un robot montado sobre rieles puede ser inicialmente más rápido, pero los cambios son caros y requieren una importante reelaboración. Una solución móvil se adapta fácilmente a los cambios de diseño, las ampliaciones e incluso los cambios completos en el flujo de trabajo.

Otra forma de ver el retorno de la inversión es la satisfacción y la retención de los empleados. Al automatizar las tareas extenuantes y repetitivas de carga y descarga de las máquinas CNC, se puede reducir el riesgo de lesiones de los empleados, lo que hace que su trabajo sea mucho más seguro. Cuando sus empleados pueden centrarse en tareas de mayor valor, estarán más satisfechos con su lugar de trabajo, lo que reducirá la rotación de personal y limitará su necesidad de contratar específicamente a trabajadores manuales para esos puestos.

Resumen

Cuando se trata del mantenimiento de máquinas, siempre hay que revisar los controles y equilibrios antes de implementar cualquier equipo o proceso nuevo. A largo plazo, un manipulador móvil es una solución muy flexible que puede ayudarle a cumplir con los plazos de los clientes, maximizar su productividad y superar los retos laborales.

Imagine que implementa un sistema como el que se destaca en este artículo para atender máquinas CNC y, un par de años más tarde, se requiere una estación de inspección. Con una solución móvil, este cambio en el flujo de trabajo se puede implementar rápidamente programando el robot en la nueva estación de inspección y simplemente añadiendo un destino al mapa. Por otro lado, si se trata de una operación estrictamente manual, los cambios importantes en el proceso requerirían mano de obra y programación adicionales, pero ¿qué ocurre si no se pueden cubrir los puestos de trabajo? Además, si se hubiera instalado previamente un riel lineal, es posible que ni siquiera fuera posible una ampliación: ¿dónde se encontraría el espacio adicional?

La flexibilidad de una solución móvil es su ventaja más importante y una de las razones clave del crecimiento de los robots móviles en la automatización. Si está pensando en automatizar uno o varios procesos de mecanizado, quizá le interese examinar más detenidamente una solución móvil. Para obtener más información, póngase en contacto con FANUC.

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