La robótica es la ciencia que estudia los robots, se encarga de su diseño, construcción y aplicación, y en ella muchas áreas como, mecánica, electrónica, informática, telecomunicaciones, programación e inteligencia artificial, que han permitido evolucionar a los robots a maquinas cada vez más complejas y con mayores capacidades para la ejecución de tare
Robot FANUC
Los robots en su movimiento, tienen entradas y salidas incorporadas, como cámaras de visión y dispositivos de visión, sondas de temperatura y otros sensores, y E/S que son remotas al robot, externas, pero que están en su entorno. También pueden disponer de entradas y salidas analógicas, y pueden incorporar buses de campo como para las comunicaciones, etc. Las comunicaciones a nivel físico, se realiza por puertos serie y Ethernet.
Lo habitual es utilizar el puerto Ethernet y utilizar tramas de datos adecuadas a la información y a las máquinas que la procesan, normalmente por sockets. No obstante, poco a poco se va imponiendo un nuevo estándar de comunicación entre máquinas y sistemas informáticos, OPC-UA. Esto permite costos muchísimos más bajos e interconectar máquinas (IOT) con internet o sistemas de gestión o bases de datos.
Las comunicaciones con otros Robots, se hace a través de un ordenador o directamente. Si se trata de permisos entre ellos para acceder a un punto se comunican por entradas/salidas bien directamente o a través de un PLC, y si hay intercambio de datos se puede incluir un servidor informático.
Los servomotores del robot se comunican con su driver qué interpreta los datos eléctricos y de posición del encoder, y es el que cierra los lazos de posición, fuerza y aporta la energía a cada fase del motor para su control.
El robot llevará una tarjeta de control de ejes que se encarga de interpolar y planificar las trayectorias. Esta tarjeta se comunica con la CPU de ejecución de programas e interfaz, o bien tendrá una emulación de controladora de ejes en la CPU de ejecución de programas, en vez de una CPU dedicada a ello. Esto en máquinas con baja precisión y baja velocidad no implica una falta de rendimiento dado que la emulación puede ser suficiente, pero a su vez limita las capacidades de la máquina al tener que reservar recursos para interpolar. Este es el caso normalmente de los cobots.
La célula de carga del robot, o cálculo del vector fuerza, es otra funcionalidad. Si se realiza por hardware, el controlador de robot no altera mucho la señal, y si se utiliza el consumo de los motores, el propio usuario puede hacer sus propios algoritmos de control. Si el control de fuerza es para proteger a humanos, debería ser realizado por una CPU doble redundante de seguridad al margen de la CPU de proceso del robot.
En cuanto a los sistemas de Guiado y de Generación de Trayectoria, si el robot dispone de un lenguaje potente y funciones adecuadas, el mismo es capaz de realizar cambios en su trayectoria en base a estímulos externos. De hecho, la visión proporciona las coordenadas espaciales del objeto, y la planificación de la trayectoria la realiza el controlador en base a esa Información. Se le pueden dar puntos (XYZOAT) y el se encarga de interpolar, o se le puede pasar parámetros y el controlador calcula y define los puntos. También le podemos dar una nube de puntos, o simplemente situar un punto como origen y el resto lo calculará el robot.
En mantenimiento lo normal es que un robot industrial se revise cada 5.000 o 10.000 horas de uso. Se cambia una batería, se vacían de grasa las reductoras y se vuelven a rellenar, y en algunos casos se rellenan los compensadores de gas. Lo normal es la avería por desgaste, por uso, de los cableados, algún motor, algún encoder, alguna tarjeta de entradas, salidas digitales…
Con la electrónica es más o menos lo mismo, es económica, pero con los brazos se complica. Hay brazos de 290.000€ y de 6.000 €, y hay que considerar lo amortizada que esté la maquina también.
En el mercado hay servicios oficiales y no oficiales, es un mercado abierto ya que es obligada la venta de recambios y el robot debe llevar su plan de mantenimiento en la entrega. Hay muchas empresas que han aprendido y mantienen sus robots con sus recursos.
Hay que coger la envolvente de trabajo, es la que satisface mejor las necesidades. Es interesante que el eje 6, donde se coloca la herramienta, pueda girar sin límite, así se puede ahorrar el poner un motor más en la brida.
Robótica Industrial y Flexibilidad de Fabricación
La flexibilidad en la fabricación de componentes, de los robots industriales es el sueño anhelado en la industria. Implica que un robot pueda fácilmente cambiar el ensamblado, montaje y fabricación bajo demanda. Todo ello al mismo tiempo que almacena información, se relaciona e intercambia dicha información con otros sistemas y aprende rápidamente a realizar nuevas tareas.
Con una mayor flexibilidad e inteligencia, los robots proliferarán en las industrias en las que no han despegado. La robótica industrial colaborativa y el IoRT permiten una cadena de suministro sincronizada y conectada que mejora la capacidad de reaccionar a las demandas cambiantes de los consumidores y producir just in time.
El futuro de los robots y del conjunto de la robótica industrial se basa en características como flexibilidad, aprendizaje automático e integración con otros sistemas.
Ángel Villazón Trabanco
Ingeniero Industrial Superior.
Doctor en Dirección y Administración de Empresas.
Estudios complementarios en la Universidad de California at Los Angeles. USA.
