Precisión vs Repetibilidad vs Resolución: Entendiendo métricas clave en robótica industrial

La robótica industrial gana impulso y es adoptada por fabricantes en diversas industrias, principalmente por ser más eficiente y facilitar el trabajo vs esfuerzo humano. Estos robots aseguran que tareas como empaquetado, clasificación, recolección y colocación se hagan bien.

Como fabricante, los robots industriales son gran forma de mejorar producción y asegurar productos a estándar. Sin embargo, hay aspectos a tener en mente: precisión (accuracy), repetibilidad (repeatability) y resolución (resolution). Estos ayudan a hacer el funcionamiento más fácil y rápido. Aprender sobre ellos es gran paso para aprovecharlos.

¿Qué es la precisión (Accuracy) en robótica?

La precisión se refiere a la capacidad de un robot para colocar su extremo de muñeca dentro del volumen de trabajo en el punto objetivo deseado. Trabaja junto con la resolución espacial. Depende de la tecnología del robot y qué tan cerca se pueden especificar los incrementos de control. Aplica a cada movimiento de junta. Sin embargo, se excluyen inexactitudes mecánicas que involucran calidad de salida momentánea.

Resolución y precisión

La precisión se describe como la mitad de la resolución de control. Considerando el peor caso donde el punto objetivo está directamente entre dos puntos de control. Inexactitudes mecánicas con distribución estadística requieren consideraciones prácticas, clasificando precisión como mitad de resolución espacial.

En robótica, la precisión a menudo se confunde con resolución y repetibilidad. La precisión final de un sistema robótico depende de: inexactitudes técnicas, algoritmos de control por computadora y resolución del sistema.

¿Qué causa inexactitudes mecánicas?

Principalmente causadas por el juego (backlash) en juntas de manipuladores y flexión de eslabones. El juego se encuentra en mecanismos de engranajes, husillos y actuadores hidráulicos. El requisito clave de diseño es minimizar la flexión del eslabón, ya que cualquier deflexión por carga en el extremo causa errores posicionales. Sin embargo, mayor rigidez no se logra aumentando drásticamente la masa.

Una masa mayor aumenta el tiempo de respuesta del brazo. Por errores de redondeo en computadora, algoritmos de control podrían desencadenar errores posicionales. Si el controlador usa representación de enteros escalados de coordenadas cartesianas y angulares, errores de redondeo de máquina podrían ser importantes. Si usa representación de punto flotante, los errores serían probablemente insignificantes.

Efectos de influencias externas en la precisión

La precisión se ve influida por variables externas. Con configuración extendida, es más significativa en el punto de muñeca. La precisión disminuye dentro del volumen de trabajo, desde la ubicación más cercana del brazo a su base, hacia ubicaciones más allá del rango.

Si el ciclo de movimiento se limita a rango limitado, la precisión aumenta; disminuye si la carga es significativa. La precisión de ubicación depende de la posición en el envolvente del espacio de trabajo.

Sin sensores, la programación off-line de robots es difícil. Las causas de error de ubicación afectando precisión se agrupan en cuatro: error de digitalización, error cinemático estocástico, error cinemático determinista y error de calibración.

Como los ejes de robots de ensamblaje son mayormente verticales, la precisión es marginalmente mejor porque influencias externas e inexactitudes mecánicas afectan menos; pero no es suficiente para aplicaciones problemáticas de acoplamiento como clavija-en-agujero.

¿Qué es la resolución (Resolution) en robótica?

La resolución es la mejora más pequeña en movimiento que la computadora puede producir. Como las máquinas usan controladores digitales y motores de retroalimentación discreta, la resolución es la cantidad en que se hacen todos los movimientos. Si la resolución de control es n, todos los movimientos son múltiplos enteros de n.

No significa que la resolución sea la parte más baja de un esquema, sino la más grande. Si el codificador de retroalimentación solo tiene resolución precisa de 1 micrómetro, un controlador que mida 0.1 micrómetros no podrá mover la máquina con precisión.

El sistema de control nunca «vería» un movimiento tan pequeño. Por tanto, al interpretar estadísticas de salida de máquina, se debe tener mucho cuidado.

¿Qué es la repetibilidad (Repeatability) en robótica?

La repetibilidad es un concepto matemático asociado a la precisión que explica cómo se replica un punto. Si una junta de robot se programa para moverse varias veces desde un punto, puede hacerse en el mismo ángulo. Todo bajo condiciones ambientales similares resultará en diferentes desplazamientos.

Si un objetivo falla por amplio margen, pero el mismo error se repite, concluimos que la repetibilidad es alta y la precisión baja. El error respecto a coordenadas absolutas no define repetibilidad. La desviación posicional desde el promedio de desplazamientos es la repetibilidad del dispositivo.

La mayoría de fabricantes proporcionan valor numérico de repetibilidad en lugar de precisión. La razón: la precisión depende de la carga específica que el gripper lleva. Un peso mayor induce mayores deflexiones y carga en juntas, degradando precisión, pero la repetibilidad es casi independiente del valor de agarre. La repetibilidad típicamente es mejor que la precisión, usualmente en centésimas de pulgada.

Roles de precisión, repetibilidad y resolución en diferentes aplicaciones

En robótica, estos aspectos siempre funcionan mejor juntos. Con combinación de precisión, repetibilidad y resolución, los robots industriales trabajan con exactitud asegurando tareas bien realizadas. Al trabajar con brazo pick and place, estos aspectos facilitan procesos. Como fabricante, es importante asegurar que todas estas casillas estén marcadas.

Precisión (Accuracy)	Repetibilidad (Repeatability)	Resolución (Resolution)
Asegura que la muñeca del robot se coloque correctamente	Asegura que las tareas se repitan con facilidad	Ayuda a hacer pequeños ajustes para que la precisión sea exacta

Con esto en mente, es importante asegurar que sus dispositivos robóticos presenten estos aspectos cruciales. Estará en mejor posición para asegurar que todo el trabajo se haga bien y aumentar sus procesos de producción.

Conclusión

En robótica industrial, juegan gran papel en desarrollo de procesos manufactureros. Proporcionan beneficios asombrosos importantes para aumentar producciones. Sin embargo, para obtener el mejor uso, el uso de aspectos clave como precisión, repetibilidad y resolución es crucial.

Como se discutió, estos aspectos deben estar en sus operaciones para disfrutar plenamente los beneficios de robots industriales. Como fabricante, estar en sintonía con lo requerido es esencial. Tómese su tiempo para aprender estos aspectos y qué significan al trabajar con tecnología robótica.