Software ayuda a la NASA a automatizar el proceso de programación de robots

La automatización de procesos con robótica puede tener numerosos beneficios, pero los robots requieren programación, un proceso típicamente manual que puede ser complejo y generar problemas costosos como colisiones. El Proyecto de compuestos avanzados de la NASA está trabajando en un proceso que no solo automatiza la inspección de fuselajes de aviones utilizando robots colaborativos (cobots) de Universal Robots, sino que también automatiza la programación de los cobots con software del desarrollador de simulación de software robótico RoboDK. Este sistema tiene el potencial de ahorrar tiempo y dinero al mismo tiempo que brinda resultados mejores y más consistentes que los procesos de inspección completamente manuales.

El Proyecto de compuestos avanzados de la NASA trabaja para mejorar los métodos, las herramientas y los protocolos, así como para reducir los plazos de desarrollo y certificación de materiales y estructuras compuestos a medida que aumentan sus aplicaciones. Uno de sus objetivos es acelerar la inspección de estructuras compuestas y mejorar los resultados de la medición al garantizar que el procedimiento de inspección no pase por alto ninguna área de una estructura. Un método de inspección es la termografía infrarroja, que utiliza un destello de luz preciso para crear un pulso de calor. A medida que el material se enfría, los investigadores analizan cómo fluye el calor a través de la pieza para revelar defectos ocultos y subestructuras anormales sin dañar la pieza. Sin embargo, el equipo de inspección por infrarrojos es grande y pesado, y debe moverse por toda la superficie de la pieza por dentro y por fuera para garantizar una inspección completa. Las inspecciones manuales de productos compuestos de gran tamaño, como los fuselajes de los aviones, requieren varios operadores durante períodos prolongados, lo que aumenta los costos y la complejidad.

Para automatizar este proceso, el Centro de Investigación Langley de la NASA está probando un método que utiliza software de RoboDK para automatizar la programación de patrones de inspección para dos cobots UR10 de Universal Robots. Los investigadores utilizaron el software para crear un modelo informático de la pieza a inspeccionar, el patrón de inspección y el movimiento de la herramienta de inspección. El software tiene una interfaz de programación de aplicaciones (API) que permite a los usuarios programar robots utilizando lenguajes de programación universales, como Python, C#, C++, Matlab y Visual Basic.

Una vez que el proceso de inspección está calibrado y los cobots están ubicados correctamente con respecto a la pieza, los cobots pueden seguir una ruta preprogramada para mover el equipo de inspección a ubicaciones precisas alrededor del fuselaje y mantener el equipo en su lugar mientras el operador recupera los datos. .

El software se puede personalizar con algoritmos para automatizar algunas tareas, como proyectar un patrón de inspección en una superficie para simular y generar el programa de inspección. Los algoritmos se pueden automatizar total o parcialmente, es decir, generan la trayectoria de la herramienta según determinados parámetros que pueden ser modificados por el operador o el programador del robot. Con algoritmos personalizados y completamente automatizados, los robots se pueden programar en solo unos segundos, dice el CEO de RoboDK, Albert Nubiola. El Proyecto de compuestos avanzados de la NASA utiliza un algoritmo que crea una trayectoria de herramienta para que el robot la siga en la superficie del fuselaje, evitando ventanas y agujeros.

La API del software también permite a los usuarios crear programas fuera de línea y simularlos antes de descargarlos al robot. “La programación fuera de línea del robot es muy útil cuando necesita hacer el trabajo de planificación antes de mover el sistema robótico a un hangar u otra ubicación”, dice Joshua Brown, asociado de mecánica analítica de la NASA. Agrega que la función de simulación también es útil, ya que se puede usar para verificar problemas como los límites de los ejes y las colisiones, que son un problema potencial cuando se usan varios cobots. “Ha sido bastante simple traer varios robots a una estación y hacer que trabajen juntos virtualmente antes de que el metal real vuele”, dice el Sr. Brown. Una vez que se crea y simula el programa, se puede descargar al robot para que la inspección pueda comenzar sin configuración adicional.

El sistema se encuentra en las primeras etapas de desarrollo, y el Sr. Brown dice que el objetivo es establecer el marco para el sistema de inspección y trabajar en algunos de los detalles. Actualmente, los cobots deben moverse manualmente a diferentes áreas alrededor del fuselaje y luego recalibrarse antes de realizar un escaneo basado en la superficie de esa área. La siguiente fase de desarrollo consiste en montar los cobots en un escenario lineal que extenderá el alcance del sistema a aproximadamente 3 metros. Esa etapa lineal también podría montarse en otra etapa lineal o un par de etapas lineales para extender el alcance del sistema en otro eje o plano.

Este sistema tiene el potencial de ahorrar tiempo y dinero, ya que permite que un solo operador supervise el proceso de inspección. La programación y la simulación garantizan la eficiencia, ya que los robots se mueven por los caminos más prácticos y completos alrededor de la aeronave. La simulación también puede prevenir problemas potencialmente costosos. Además, los cobots tienen un sistema de seguridad que monitorea cuándo cambiar a un modo de seguridad reducida y detiene la operación cuando entra en contacto con una persona. Esto permite que las personas trabajen en estrecha colaboración con ellos, por lo que pueden llevarse a cabo otros procesos de inspección o fabricación durante la inspección por infrarrojos. Este método también tiene el potencial de mejorar la calidad de los resultados de la inspección, ya que puede usarse para garantizar que se inspeccione toda la pieza.

Sin embargo, el Sr. Brown dice que en este punto, la confiabilidad que este sistema puede brindar es más valiosa que el posible ahorro de tiempo y dinero. “Usar robots significa consistencia y la capacidad de regresar y hacer una inspección exactamente de la misma manera en exactamente el mismo lugar sin errores humanos”, dice. "Los operadores humanos simplemente no pueden moverse como un robot y es por eso que estamos invirtiendo en esto".