Tendencias de robótica 2022: Estrategias innovadoras de automatización para fabricantes

Con el 2021 llegando a su fin, la tecnología que cambia rápidamente, las demandas de los consumidores y las presiones competitivas continúan inspirando la implementación de estrategias operativas creativas. Como resultado, robots más asequibles pero altamente flexibles se están implementando en pisos de producción para lidiar efectivamente con desafíos de cadena de suministro, escasez de mano de obra calificada, una pandemia sin precedentes y fluctuaciones generales del mercado. Teniendo esto en mente, aquí hay algunas tendencias e innovaciones que los fabricantes astutos pueden querer considerar al planificar un 2022 exitoso y más allá.

Adopción en talleres pequeños

La capacidad de producir productos de alta calidad con gasto mínimo es imprescindible para mantenerse competitivo en el panorama industrial actual. A medida que los costos de automatización caen y la facilidad de uso aumenta, esto continúa impulsando un número constante de fabricantes pequeños y medianos a integrar robots en sus pisos de taller. Ahora vistos como un activo, la disponibilidad de robots asegura a clientes potenciales que se pueden cumplir las expectativas de entrega a tiempo y calidad del producto.

Los robots colaborativos (cobots) fáciles de usar con enseñanza precisa guiada a mano para implementación o reimplementación rápida bajo demanda son altamente atractivos, llenando el vacío para producción de alta mezcla, bajo volumen. Ideales para soldadura por arco, corte por plasma, cuidado de máquinas, ensamblaje ligero y paletizado, los cobots que pueden trabajar con o en proximidad cercana a humanos están abordando un puñado de preocupaciones como disponibilidad de trabajadores, seguridad de empleados, eficiencia operativa y calidad del producto.

Robots, como el robot colaborativo de seis ejes HC10XP con limitación de potencia y fuerza (PFL) integrada y certificada de seguridad, pueden complementar fácilmente la soldadura manual o ser llevados a piezas de trabajo grandes y pesadas en un entorno de fábrica. No solo esto proporciona la capacidad de soldadura necesaria para operaciones más pequeñas, sino que también maximiza el espacio en entornos reducidos. También hábiles en ahorrar valioso espacio son cobots de mayor carga útil, como el HC20XP con capacidad de carga de 20 kg. Con un elevador de tamaño apropiado, este cobot con clasificación IP67 es capaz de cargar o descargar un pallet de 40 x 48" (hasta 80 pulgadas de alto) sin un elevador, ofreciendo mayor versatilidad para mejor retorno de inversión.

"Celdas de trabajo compactas, como la ArcWorld^® 50 y la serie LC, también se están usando para escalar producción para soldadura de piezas pequeñas y medianas en entornos de taller de trabajo," afirma Josh Leath, Gerente Senior de Producto en Yaskawa Motoman. "Disponibles en estación de trabajo simple o dual, soluciones de soldadura que ahorran espacio como estas permiten instalación o reubicación rápida y fácil mientras mantienen un retorno de inversión muy rápido."

Programación de robots fuera de línea

La demografía de la fuerza laboral y los impulsores del mercado continúan cambiando la forma en que los fabricantes abordan la integración y programación de robots, tanto que ha lanzado una revolución de facilidad de uso. Opciones de programación intuitivas, incluyendo programación fuera de línea (OLP), son imprescindibles para facilitar un alto grado de tiempo de actividad, especialmente para operaciones que no pueden permitirse interrumpir la producción mientras un programa de robot se escribe punto por punto desde un colgante de enseñanza.

Usando una representación 3D de una celda de trabajo robótica que muestra visualmente un robot moviéndose a lo largo de una ruta programada, OLP proporciona a programadores tanto experimentados como novatos la capacidad de diseñar, probar y ajustar un programa o trabajo de robot desde un entorno virtual basado en PC. Proporcionando características útiles como detección de colisiones, PDFs 3D, seguimiento de transportador, Camino Cam y más, MotoSim^® de Yaskawa es un software amigable y rentable ideal para programación y estudios de alcance. Otras opciones de terceros proporcionan funcionalidad robusta, permitiendo a expertos en tareas programar robots rápidamente con facilidad. Robotmaster^®, OCTOPUZ^® y Delfoi proporcionan soluciones de software completas para una variedad de aplicaciones, incluyendo programación compleja para sistemas de soldadura robótica. Sobre este último, Delfoi puede ahorrar un 90 por ciento en tiempo de programación versus programación con colgante de enseñanza, haciéndolo una forma extremadamente rápida de enviar programas con precisión incluso para configuraciones complejas como celdas de trabajo de múltiples brazos.

Métodos innovadores de programación

El panorama de programación de robots está salpicado de ideas de programación no tradicionales, muchas de las cuales están facilitando una implementación extremadamente rápida y fácil de un sistema robótico.

Enseñanza guiada a mano de precisión
Se espera que crezca un 40 por ciento en los próximos seis años¹, los robots colaborativos fáciles de usar están ayudando a dar vida a aplicaciones nuevas y altamente relevantes. La enseñanza guiada a mano de precisión es un aspecto clave de esta tendencia, convirtiéndola en la solución ideal para empresas que quieren integrar un sistema robótico altamente versátil y fácil de usar.

Alternativamente, empresas como Wandelbots usan tecnología de sensores inteligentes que pueden modelar los movimientos de un operador, permitiendo expertamente al usuario enseñar una ruta de robot con un estilete en lugar de agarrar el brazo. Este enfoque extremadamente fácil, de bajo código y rentable promedia ser 20 veces más rápido que la programación tradicional para aplicaciones selectas.

Aplicaciones intuitivas de colgante
Los colgantes de enseñanza intuitivos, tipo smartphone, se están volviendo comunes hoy. Junto con este uso está la creciente utilización de aplicaciones de colgante y extensiones para funcionalidad de aplicación poderosa y fácil de usar.

El colgante inteligente intuitivo de Yaskawa, que cambia radicalmente la forma en que se programa un robot, ahora ofrece capacidad robusta para generar rápidamente trabajos para manejar piezas en un patrón específico. Conocido como Smart Pattern, esta extensión de Smart Pendant proporciona una interfaz gráfica que soporta tareas comunes, como carga o descarga de máquina, apilado o desapilado, y empaquetado de cajas.

Para soldadura cobot y soldadura de robot tradicional por igual, aplicaciones intuitivas de colgante de enseñanza, como la Interfaz Universal de Soldadura (UWI) de Yaskawa, están penetrando barreras históricas de programación. Desde diferencias regionales sobre dónde se almacenan los ajustes de soldadura hasta uso variable de gas de protección, junto con la presencia de tecnología sofisticada de fuente de poder y el crecimiento de nuevos métodos de soldadura, la UWI ha sido extremadamente útil para fabricantes que buscan obtener control fácil de cualquier proceso o parámetro de soldadura. Esto incluye voltaje, amperaje y velocidad de alimentación de alambre.

Programación de bajo código y sin código
Herramientas como UWI también complementan innovaciones recientes de software para programación de bajo código y sin código. Los usuarios ahora pueden utilizar plataformas de desarrollo flexibles y módulos de aplicación para programar una app o sistema robótico sin escribir una sola línea de código.

Otras empresas, como Path Robotics, desarrollan inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático y sistemas de visión por computadora de vanguardia para hacer robots industriales más inteligentes. Con un enfoque inicial en aplicaciones de soldadura, Path elimina la ecuación de programación por completo con un sistema propietario de visión y percepción que funciona para reconocer dónde está una pieza en el espacio, luego ajusta la ruta del robot y los parámetros de soldadura en tiempo real a variaciones. A medida que las mejoras en sensores y procesamiento continúan desarrollándose, también lo hará el rendimiento y adopción de instalaciones robóticas inteligentes.

Automatización robótica multiplataforma
Desbloqueando un nuevo paradigma de automatización fácil de usar, READY Robotics ha creado un sistema operativo de grado empresarial para automatización robótica multiplataforma. No solo esto permite a casi cualquier persona programar virtualmente cualquier robot (robots Yaskawa incluidos), sino que también hace la automatización más accesible que nunca con programación basada en iconos gráficos que no requiere experiencia específica en codificación.

Sistema Operativo de Robot
Completando los métodos de programación a observar en el nuevo año está la evolución del Sistema Operativo de Robot (ROS). Una colección creciente de middleware que corre en sistemas operativos como Linux, Java y Microsoft Windows^® IoT Enterprise, ROS es un repositorio gratuito de código abierto de algoritmos, software, funciones, controladores y más de vanguardia que es soportado por Open Robotics en ros.org.

Llevando ROS un paso más allá, ROS-Industrial^® (ROS-I) se enfoca específicamente en las capacidades avanzadas que ROS puede proporcionar específicas para robots industriales. Visto por algunos como el pegamento que mantiene unida la tecnología avanzada, esta compilación de herramientas ricas en características está ayudando a fabricantes de robots, proveedores de componentes, integradores de sistemas y usuarios finales a mejorar una miríada de aplicaciones complejas, como procesamiento de imágenes 2D/3D o control de fuerza para impulsar la ruta del robot en tiempo real versus una ruta pre-programada.

Al ver una necesidad de mayor capacidad para hacer modificaciones de funcionalidad adaptativa a aplicaciones de robots industriales tradicionales para tareas de alta mezcla, bajo volumen, Yaskawa se asoció con el Consorcio ROS-Industrial (RIC) Américas en el desarrollo de un controlador de comunicación robusto que proporciona a fabricantes e investigadores la opción de crear complementos e integrar sensores de percepción. Altamente ventajoso para hacer un robot compatible para una variedad de aplicaciones de entornos no estructurados de manera oportuna y rentable, Yaskawa proporciona la capacidad de usar esta tecnología con sus robots, ya que todas las generaciones recientes de robots Yaskawa son compatibles con ROS y pueden modificarse para expandir funcionalidad para tareas más avanzadas.

Visión artificial optimizada

Como se mencionó, las mejoras de visión rentables están permitiendo una mayor variedad de aplicaciones. Sistemas basados en visión, como FreeMove^® de Veo Robotics, están reinventando la forma en que los productos pueden fabricarse al hacer las máquinas más responsivas a los humanos, culminando en sistemas de seguridad dinámicos que usan salvaguardas mínimas. El sistema FreeMove proyecta todas las posiciones futuras posibles de los objetos en su entorno, calculando dinámicamente distancias de separación protectoras antes de señalar al robot para reducir velocidad o detenerse según sea necesario para la seguridad del trabajador.

No solo sistemas como este proporcionan una opción que permite trabajadores humanos en la ecuación de producción, sino que también sistemas robóticos con esta tecnología pueden ayudar a los fabricantes a ajustarse mejor a la personalización masiva, tiradas de producción más cortas y demandas de calidad más estrictas, haciéndolo más rentable a largo plazo. La visión va más allá de encontrar piezas o inspeccionarlas, sino que se utiliza para ayudar a perfeccionar procesos como manufactura aditiva o planificación de ruta de soldadura mientras se usa robótica.

"La visión robótica también se está aplicando a un número creciente de tareas de inspección," dice Chris Caldwell, Gerente de Producto en Yaskawa Motoman. "Comúnmente más rápida y confiable que los humanos, la inspección robótica se está volviendo extremadamente importante para fabricantes que buscan mejorar calidad de producto y rendimiento del producto." Para reducir desperdicio, maximizar piezas buenas y optimizar la efectividad general del equipo, modelos flexibles de robots, incluyendo robots colaborativos, se están integrando en celdas de trabajo para asegurar calidad de superficie, integridad de soldadura o geometría de pieza. Ofreciendo capacidad y consistencia que los humanos y máquinas de medición coordinadas (CMM) no pueden, el uso combinado de robots y periféricos inteligentes como sistemas de visión avanzados, fuentes de poder robustas, analítica de sonido intuitiva, sistemas de inspección de soldadura y más pueden proporcionar una riqueza de datos para tomar decisiones de producción informadas.

Gestión integrada de activos

La enorme cantidad de datos proporcionados por dispositivos conectados se captura mejor con soluciones de servidor edge, como Yaskawa Cockpit™, que usan una interfaz líder OPC-UA u otra interfaz de recolección de datos. Los sistemas de gestión de activos como este pueden proporcionar insights comprehensivos a fabricantes que buscan obtener ventaja competitiva. Tome la calidad de soldadura, por ejemplo. Ya sea que se use para una pieza interna o se implemente para verificar el calibre de piezas traídas de otra parte de la cadena de suministro, el uso de robots en conjunto con este tipo de conectividad de múltiples fuentes de datos puede proporcionar un impacto positivo.

Esto plantea las preocupaciones continuas de la cadena de suministro, que continúan estando en primer plano para los fabricantes. Facilitando la seguridad del trabajador y proporcionando la capacidad de monitorear y gestionar dispositivos de fábrica conectados remotamente, las soluciones de gestión de activos están ganando tracción. Habilitando un enfoque integrado, inteligente e innovador para la analítica de datos, herramientas como esta ayudan a los tomadores de decisiones a ver volúmenes de producción actuales e históricos, así como el estado operacional de cualquier dispositivo conectado (incluyendo robots), en tiempo real. No solo esto ayuda a los fabricantes a tomar decisiones informadas sobre el mantenimiento del rendimiento del equipo, sino que también da la capacidad de ejecutar eficientemente objetivos operativos desde virtualmente cualquier lugar.

Futuro industrial impulsado por tecnología

Avanzando hacia 2022, los avances tecnológicos continuarán alimentando las demandas del mercado y la subsiguiente innovación robótica, mientras que los requisitos para componentes y bienes de consumo empaquetados persistirán en tener tolerancias cada vez más reducidas. A medida que el margen de error parece entrar en la nanoescala, la repetibilidad de los robots resultará en automatización adicional, especialmente donde electrónica, vehículos eléctricos, equipos médicos y más están involucrados. En general, los fabricantes que ejecuten estrategias operativas que abracen nuevas tecnologías, incluyendo automatización robótica, probablemente podrán ajustarse rápidamente a las presiones del mercado para el éxito continuo.

¹ Tamaño, Participación y Análisis de Impacto Covid-19 del Mercado de Robots Colaborativos, Fortune Business Insights, 2020