27 febrero 2008

Lo primero que debemos conocer sobre…robótica industrial

Los robots son máquinas automatizadas que están programadas para mover partes, o hacer un trabajo con una herramienta. Por ejemplo, los robots se usan a menudo para apilar cajas o pallets, o para soldar entre sí dos piezas mecánicas. Una de las formas de mejorar la productividad industrial, mejorar las condiciones de trabajo y mejorar la calidad del producto terminado; es sustituir operarios por robots; pero esto no siempre es fácil para quien desconoce los detalles del funcionamiento de una unidad robotizada; la única fuente de información que suele utilizar quien va a adquirir un robot son los propios fabricantes de robots y su parcialidad sesga evidentemente las opiniones que podamos recibir. El objetivo general de cualquiera que vaya a adquirir un robot es automatizar operaciones de forma que se puedan manipular elementos y soldar piezas de la forma más mecánica posible y sin intervención humana. En primer lugar necesitamos conocer cuáles son los conceptos básicos de la robotización que nos permiten averiguar si realmente necesitamos un robot o no. Debido al coste de los robots, no hay un derroche mayor en una planta industrial que tener unidades robotizadas paradas por problemas del flujo de producto, por exceso de producción, por problemas técnicos o por producir más de lo que requieren otras etapas del proceso. Consecuentemente se analizan las posibilidades de la robotización y para ello lo primero que hay que determinar son las variables que describimos a continuación. Estas variables nos permitirán comparar entre si los diferentes robots comerciales según las necesidades de nuestras aplicaciones.

  • Repetibilidad de los procesos: El robot solamente es adecuado a nuestras necesidades si en la planta tienen lugar operaciones predecibles con mucha frecuencia y similares entre sí. Es decir, si fabricamos muchas unidades idénticas podremos utilizar un robot, si los productos son diferentes entre sí, probablemente derrocharemos si adquirimos un robot.
  • Volumen de trabajo: Esta variable es también esencial puesto que un robot puede hacer el trabajo de muchos operarios y quedarnos sorprendidos cuando se pone en funcionamiento y nos damos cuenta que hemos adquirido algo que realmente no necesitábamos. Debemos pues determinar de forma aproximada cuantas operaciones va a llevar a cabo el robot a lo largo del año (por ejemplo ciclos de soldadura). Como referencia, un robot de soldadura sustituye aproximadamente a cuatro operarios, por lo que si tenemos menos soldadores no tendrá mucho sentido sustituirlos por un robot.
  • Grados de libertad: El precio de un robot varía notablemente en función de los grados de libertad que necesitemos para nuestro producto u operación. Cada unión del robot introduce un grado de libertad que consiste en u actuador rotatorio, deslizante, etc. Los robots tienen típicamente 5 grados de libertad si trabajan en un plano bidimensional o 6 grados de libertad si necesitamos que trabajen en 3 D. El robot de 5 grados de libertad es el que suele manejar los cabezales de soldadura.
  • Ejes de orientación: Básicamente, si la herramienta se mantiene en una posición fija, la orientación determina en qué dirección puede ser apuntada. Normalmente se usan tres ejes de orientación (ver figura): Eje vertical (yaw axis), eje longitudinal (roll axis) y eje lateral (pitch axis). Como vemos en la figura la herramienta puede posicionarse en cualquier orientación del espacio.
  • Ejes de posición: Independientemente de la orientación, es el número de posiciones en el espacio que requerimos se mueva el robot. Espacio de trabajo: El robot tiende a estar fijo, dentro de una geometría limitada que determina su espacio de trabajo. Son las posiciones a las que el lugar puede alcanzar.
  • Velocidad: Es la velocidad máxima alcanzable por el punto central donde se coloca la herramienta (TCP).
  • Carga transportable: Indica la carga que el robot puede transportar sin fallo.
  • Repetibilidad: Cuando el robot hace movimientos repetitivos no parará en los mismos puntos de manera exacta, sino que habrá un ligero error. En función de la exactitud que requiera nuestra aplicación admitiremos una varianza menor.
  • Tiempo de posicionamiento: El robot se mueve rápido, pero cuando se aproxima al punto de operación lo hace lentamente. Por ello podremos comparar entre sí varios robots conociendo el tiempo que tardan en realizar el mismo movimiento.
  • Exactitud: La exactitud del robot lo determinará la resolución del espacio de trabajo, comparando las pequeñas desviaciones del movimiento del robot.
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