El auge de los robots colaborativos expuestos en Automate 2023 en Detroit

LeArchitecto / iStock / Getty Images Plus

Greg Robinson, un veterano de 30 años en la NASA, sabe un par de cosas sobre cómo lograr que un proyecto avance hacia su finalización en el mundo moderno.

Fue incorporado al programa del Telescopio Espacial James Webb como director en 2018, donde supervisó un proyecto que incluía a más de 20.000 personas y tres agencias espaciales. Esta no fue una misión común y corriente para Robinson porque el lanzamiento del telescopio se había retrasado muchas veces antes de que él se hiciera cargo del proyecto.

Durante su liderazgo, Robinson pudo lograr que los numerosos equipos involucrados en el programa del Telescopio Espacial Webb comenzaran a alcanzar los hitos del programa, lo que finalmente hizo posible lanzar el telescopio de próxima generación el 25 de diciembre de 2021 desde el Centro Espacial de Guayana en Sudamerica.

Robinson compartió esta historia como orador principal en el primer día de Automate 2023 en Detroit el 22 de mayo. El lanzamiento de un telescopio, que tiene el doble de tamaño que el Telescopio Espacial Hubble pero tiene la mitad de masa, es algo que todos celebran, particularmente después observando las primeras imágenes tomadas de galaxias cercanas. Pero sin el avance de las nuevas tecnologías, afirmó Robinson, el lanzamiento nunca habría tenido lugar.

Uno de los avances más importantes fue el protector solar, que contribuyó decisivamente a mantener el telescopio extremadamente frío, lo que permitió realizar astronomía infrarroja. Robinson lo comparó con un protector solar con un factor de protección solar de 1,2 millones. "Así de bueno es este protector solar", dijo. Un refrigerador criogénico adicional, diseñado para esta aplicación, también ayuda a mantener fresco el telescopio.

El uso de la tecnología de microobturador permitió el uso de espectroscopía de infrarrojo cercano y funciona a un ritmo tal que se pueden realizar observaciones simultáneas de cientos de objetos individuales en el espectrógrafo de infrarrojo cercano y la imagen resultante se puede capturar con claridad.

En este caso, se necesitaban avances tecnológicos para que el Telescopio Espacial Webb tuviera éxito. Sin ellos, la exploración espacial seguiría dependiendo de la tecnología de los telescopios de principios de los años noventa. El conocimiento de la historia de la Tierra quedaría estancado y abierto a cuestionamientos, ya que la falta de nueva evidencia científica dejaría espacio para conjeturas.

La manufactura en América del Norte se encuentra en una situación similar. La incapacidad de encontrar mano de obra interesada en trabajar en empleos relacionados con la manufactura y el deseo de aumentar la capacidad de fabricación para aprovechar nuevas oportunidades económicas han llevado a las empresas manufactureras a invertir fuertemente en automatización y robótica. Esto quedó claramente patente en la feria Automate.

Durante su presentación, “El comienzo de una nueva era: la democratización de la automatización industrial”, donde analizó cómo su empresa de integración de robótica ha crecido debido a su impulso para simplificar la especificación y disminuir el tiempo de entrega de los sistemas robóticos, Etienne Lacroix, El cofundador y director ejecutivo de Vention vention.io, dijo que las empresas manufactureras han impulsado gran parte de este crecimiento en los últimos años. Estimó que de las casi 300.000 empresas manufactureras en América del Norte, el 91% tenía 99 empleados o menos. Eso deja a muchas instalaciones con procesos manuales o procesos semiautomatizados que necesitan la intervención manual del operador como candidatos potenciales para la automatización.

"Estamos viendo que cada vez más empresas emplean equipos de fabricación avanzados para una o más instalaciones, y son ellos los encargados de implementar la automatización industrial", añadió Lacroix.

Automate 2023, celebrada en Detroit del 22 al 25 de mayo, acabó siendo el evento más grande en la historia de la feria. Atrajo a más de 700 expositores y ocupó 300.000 pies cuadrados de espacio de exposición. Esto es dramáticamente mayor que los días en que la feria compartía ubicación con ProMat a mediados de la década de 2010. Con este renovado interés en las tecnologías de automatización, los funcionarios de la feria anunciaron que Automate pasará a un calendario anual, mudándose a Chicago (del 6 al 9 de mayo) en 2024 y luego de regreso a Detroit (del 12 al 15 de mayo) en 2025.

La aparición de robots colaborativos, que no requieren vigilancia elaborada debido a su capacidad para trabajar junto a los humanos sin la amenaza de dañarlos gravemente, y los avances en su programación, los han hecho mucho más aceptables para los fabricantes de metales, que de otro modo podrían haber sido asustado por el precio y el conocimiento de programación normalmente asociado con los robots industriales tradicionales. Además, estos cobots se pueden implementar fácilmente en otros lugares para otra función si finaliza un trabajo o se vende un equipo. A los fabricantes de metales les gusta su flexibilidad.

Por lo tanto, no sorprende que las aplicaciones de fabricación hayan impulsado muchas de las implementaciones de robots en América del Norte. En una presentación donde representantes de FANUC, 3M y Lincoln Electric hablaron sobre las posibilidades asociadas con la automatización del rectificado de soldadura, uno de los oradores compartió dónde se está produciendo el crecimiento anual de las aplicaciones robóticas:

Automate, una feria que atiende a muchos sectores industriales diversos, como el almacenamiento y el procesamiento de alimentos, tuvo un porcentaje saludable de sus 750 expositores que exhibieron tecnologías relacionadas con la fabricación. A continuación se muestran algunos aspectos destacados.

Pro Spot Automation llamó a su herramienta de soldadura por puntos, construida sobre una plataforma cobot de Universal Robots (UR), la primera de su tipo. Si bien parece una extensión muy lógica de la tecnología, Bob Hamilton, director de tecnología de la compañía, dijo que el equipo típico de soldadura por puntos siempre era demasiado pesado para que un cobot lo transportara y maniobrara. Pero después de dos años de esfuerzos de ingeniería, Pro Spot reconfiguró la geometría de las piezas internas e incorporó nuevo material en el diseño de la unidad de soldadura por puntos para aligerar la carga. El resultado final se mostró en Automate.

El nuevo soldador por puntos inteligente i5 está integrado con el controlador cobot UR, por lo que el operador no necesita preocuparse por aprender dos interfaces de control independientes. Hamilton dijo que la unidad en realidad contiene una función de “soldadura automática” que toma el material que se está soldando y el espesor del material y entrega la potencia de soldadura correcta para el trabajo, independientemente del espesor o la protección contra la corrosión entre los metales.

Debido a que Pro Spot tiene sus raíces en la industria de reparación de colisiones, el i5 proporciona un registro de datos detallado, especificando información como el espesor del material, el uso de energía y la posición de la soldadura, cada vez que se realiza una soldadura por puntos. (Esta información se requiere comúnmente en la reparación de colisiones, donde los talleres tienen que demostrar que tomaron medidas para cumplir con los requisitos de reparación de colisiones del OEM y las compañías de seguros quieren asegurarse de que las soldaduras por puntos se realizaron correctamente). Hamilton dijo que esta capacidad de registro de datos podría resultar útil para cualquier taller que tenga responsabilidades de seguimiento relacionadas con ISO u otras certificaciones.

Yaskawa mostró su celda de trabajo centrada en cobot, que debutó originalmente en FABTECH 2022. La celda viene con una mesa fija móvil Flextur, un cobot Yaskawa HC, una cortina de arco retráctil, una campana extractora incorporada y un sistema de soldadura a elección del fabricante de metal. suministro y un calibre 14. tablero de herramientas de metal.

“El objetivo de esto es el entorno de fabricación de alta mezcla y bajo volumen. Si usted es un fabricante por contrato o un taller, algo como esto tiene sentido para un trabajo con sólo 50 piezas”, dijo Josh Leath, gerente senior de productos de Yaskawa.

Según Leath, la celda de soldadura está diseñada teniendo en mente el taller del mundo real. Viene con una antorcha de la marca Yaskawa que cuenta con un tubo de aluminio reforzado que proporciona rigidez en caso de que ocurra un choque. (El diseño también se utiliza para enfriar la antorcha mientras está en uso). La celda también tiene un auxiliar de antorcha, donde la antorcha se puede limpiar automáticamente después de su uso, eliminando esa tarea de mantenimiento de la lista de tareas pendientes del operador de la celda.

El cobot también se puede utilizar con Wandelbots TracePen, que es un dispositivo de enseñanza portátil que ayuda al usuario a crear una ruta de soldadura. El usuario toma el “bolígrafo”, traza la ruta de soldadura deseada, edita la ruta en el software de programación y comienza el trabajo. Los funcionarios de Wandelbots lo describen como un “ratón de computadora” para la programación de cobots.

Pro Spot Automation rediseñó su tecnología de soldadura por puntos para que pudiera residir en el extremo de un brazo cobot. La compañía sugiere que esta es la primera herramienta de soldadura por puntos diseñada para funcionar en una plataforma cobot, en este caso un robot UR.

Spartan Robotics ha agregado capacidad de soldadura MIG a la plataforma cobot Kassow. Kassow, que incorporó a Bosch Rexroth como propietario mayoritario en 2022, fabrica cobots con siete ejes de movimiento. Los siete ejes brindan al cobot la capacidad de ubicarse de maneras que otros cobots con solo seis ejes de movimiento no pueden. Por ejemplo, el brazo robótico se puede colocar de manera que le permita llegar a espacios reducidos o incluso sortear un obstáculo en su camino.

Pierre de Giorgio, presidente y director de tecnología de Spartan Robotics, dijo que el eje agregado no solo permite que el brazo de soldadura llegue a lugares que otros brazos de cobot no pueden, sino que también ayuda al cobot a evitar la singularidad, la condición a la que un robot podría llegar. demasiado lejos del borde de su espacio de trabajo, lo que obliga al brazo a reducir la velocidad. El séptimo eje ayuda a evitar una situación en la que la muñeca del cobot se encuentre en el mismo plano que las articulaciones del codo.

Según De Giorgio, que el brazo de un cobot se desacelere durante un movimiento no parece gran cosa, a menos que esté soldando. Debido a que se necesita un movimiento suave y consistente del brazo para garantizar una soldadura de calidad, el cobot Kassow tiene mucho sentido para la soldadura de alambre, dijo de Giorgio.

El Spartan 1 Welder utiliza una fuente de energía de soldadura Fronius. La compañía también planea desarrollar una serie de módulos de aprendizaje electrónico para ayudar a las empresas a aprovechar al máximo el sistema de soldadura cobot y mantenerse al tanto de los nuevos desarrollos tecnológicos relacionados con la plataforma.

John Spruce, fundador y director ejecutivo de Kane Robotics, ha desarrollado la robótica GRIT para ayudar a los fabricantes con un proceso que cada vez es más difícil de completar: el rectificado manual. Spruce cree que los robots colaborativos armados con herramientas de cambio rápido pueden eliminar este recurso humano, lo que supone un desafío para los fabricantes de bajo volumen y gran variedad de productos.

Spruce, que proviene de la industria manufacturera aeroespacial y de defensa, dijo que adaptar los cobots para estos tediosos trabajos de lijado, esmerilado y acabado tiene sentido porque la gente realmente no quiere hacer el trabajo durante turnos completos. "Es aburrido, sucio, peligroso y agotador", afirmó, destacando esto último porque el uso prolongado de una herramienta eléctrica puede provocar lesiones como el síndrome del túnel carpiano, que ninguna pequeña o mediana empresa quiere abordar.

Kane Robotics mostró su celda GRIT XL que tenía un cobot UR conectado a una viga superior, proporcionándole acceso a ambos lados de una mesa móvil. Armado con una herramienta de pulido, el cobot simuló el pulido del capó de un automóvil.

Spruce dijo que una de las primeras aplicaciones del sistema de acabado cobot fue el lijado de la pared de un cohete hecha de material compuesto. El cobot fue una buena opción para el trabajo porque la superficie exterior tenía que “prepararse” para la unión de otros componentes, pero el material compuesto no podía alterarse de manera importante sin sacrificar la integridad del cuerpo del cohete.

Sin embargo, el sistema GRIT no se ha limitado a aplicaciones aeroespaciales. Spruce dijo que un fabricante de componentes de petróleo y gas para sitios de perforación utiliza la celda para eliminar cordones de soldadura.

“¿Qué pasa si esa parte desaparece? Simplemente reconfigure el cobot”, dijo Spruce. "Como inversión, es de bajo riesgo".

ArcWorld HC es la respuesta de Yaskawa para el taller de fabricación de metales que desea una celda de soldadura llave en mano centrada en cobots. Se coloca encima de una mesa de soldadura modular Flextur y se puede mover a donde sea necesario en un taller.

El movimiento automatizado de materiales es cada vez más común en grandes almacenes y entornos de fabricación, pero no se ve con frecuencia en las pequeñas y medianas empresas. Sin embargo, eso podría estar cambiando.

Waybo, diseñador y fabricante de células robóticas, y KUKA Robotics mostraron una célula de mantenimiento de máquinas en el stand de KUKA Robotics. Un cobot KUKA LBR iisy estaba acoplado a un robot móvil industrial KUKA KMP 1500 y navegaba entre una maqueta de una fresadora CNC, una estación de inspección y un dispositivo de grabado. El cobot tomó las piezas del CNC, lo reabasteció y repitió las mismas tareas para las paradas posteriores.

Jean-Sébastien Neveu, presidente de Waybo, dijo que el verdadero desafío de crear este tipo de asistente robótico multicelular era decidirse por una “paleta” común, el soporte sobre el que se asienta la pieza de trabajo. Al ser consistente para todas las estaciones de una celda, los programadores de software no tuvieron que preocuparse por cientos de situaciones especiales de sujeción del trabajo. El cobot encima del robot móvil industrial puede tener un efector final para cargar y descargar una variedad de piezas de trabajo.

Los lectores RFID en las herramientas del efector final escanean un chip en las paletas, que asocia la paleta con un trabajo. A partir de ese intercambio de información, el cobot sabe cómo abordar la pieza.

Neveu añadió que este tipo de celda está diseñada para configurarse fácilmente en caso de que ya no se necesite una celda actual. Se puede utilizar con cualquier número de CNC diferentes y para otras funciones más allá de la carga y descarga. El cobot se puede utilizar, por ejemplo, para marcar, inspeccionar y lavar.

"Todo es escalable", dijo.