Robots de guía manual

Hay cuatro métodos para la operación de robots colaborativos (cobot) definidos en el estándar de seguridad RIA 15.06-2012 y cada uno tiene su propio lugar en las operaciones de fabricación. De los cuatro, el guiado manual parece recibir la menor atención. En el estándar de seguridad, la sección 5.10 (Requisitos de operación colaborativa) define los requisitos necesarios para que los robots funcionen en operación colaborativa como cumplir con uno o más de los siguientes:

• 5.10.2 Parada supervisada con clasificación de seguridad

• 5.10.3 Guiado manual

• 5.10.4 Supervisión de velocidad y separación

• 5.10.5 Limitación de potencia y fuerza por diseño o control inherente

La guía manual simplemente establece que el equipo, por ejemplo, un mango de guía manual, se ubicará cerca del efector final o la herramienta robótica y tendrá una parada de emergencia y un dispositivo habilitador (piense en un interruptor de hombre vivo como lo que haría). ver en un colgante de enseñanza). Muchos usuarios de automatización ven la guía manual simplemente como "guiar a través de la enseñanza", que es la capacidad de mover el robot libremente para enseñar puntos o rutas en la operación. Esta es una opinión común, pero la guía a través de la enseñanza es solo la punta del iceberg en la gran cantidad de aplicaciones que pueden mejorarse con la guía manual.

Otra opinión común es que las aplicaciones de guía manual están limitadas para alcances más largos o cargas útiles más pesadas porque no hay muchos cobots grandes disponibles. Si bien es cierto que la mayoría de los robots colaborativos que limitan la potencia y la fuerza pueden no ser capaces de manejar aplicaciones muy grandes, es importante comprender que la mayoría de los robots se pueden usar para una aplicación colaborativa.

En el núcleo de los robots colaborativos o la operación colaborativa está la colaboración:trabajar en conjunto con otros. La colaboración con un robot se considera con frecuencia como trabajar mano a mano con el robot para completar una tarea. En esencia, la guía manual es un operador que mueve o dirige el robot con la mano, una forma de operación colaborativa más estrechamente alineada con el verdadero significado de la colaboración.

Tenga en cuenta que el uso más eficiente de los robots colaborativos se logra haciendo que el operador y el robot interactúen cuando sea necesario y dejando que cada uno complete tareas individuales en su propio espacio de trabajo. No es muy diferente cuando se comparte una estación de trabajo con otra persona. Al integrar herramientas para ayudar a los operadores, los dispositivos deben aumentar la eficiencia y disminuir el estrés o la tensión. Si está constantemente alcanzando o moviéndose alrededor de su pareja, ya sea una persona o un robot, todo el proceso sería menos eficiente. Es mejor mirar de cerca la tarea como un todo y la solución que está tratando de lograr para encontrar la mejor opción para un robot colaborativo.

Flexibilidad y Funcionalidad

De acuerdo con la sección 5.10.3 de las normas de seguridad RIA 15.06-2012, el equipo de guía manual debe tener un paro de emergencia y un interruptor de habilitación. Sin embargo, en los casos en los que se utiliza la guía manual en un robot que cumple con los requisitos de operación colaborativa con limitación de potencia y fuerza, es posible que no sea necesario el paro de emergencia y el interruptor de habilitación. Por estas razones, realmente ayuda cuando hay múltiples opciones de guía manual. FANUC ofrece dos tipos de manijas de guía manual:una incluye la seguridad integral necesaria para los robots estándar y la otra es inalámbrica y funciona con la serie CR de robots limitadores de potencia y fuerza. Cuando un producto tiene muchas opciones funcionales, es como tener una caja de herramientas bien surtida:es posible que no necesite todas las herramientas todo el tiempo, pero tenerlas disponibles cuando sea necesario puede ayudar a los usuarios a sortear rápidamente los obstáculos.

Enseñanza basada en puntos — En la enseñanza basada en puntos, el usuario mueve el robot usando el mango de guía manual a una posición, luego presiona el botón de enseñanza para registrar el punto. El usuario continúa guiando al robot a la siguiente posición y registra el punto. La repetición de este proceso puede generar rápidamente un programa de movimiento completo para toda la aplicación. La enseñanza basada en puntos es un proceso intuitivo que es especialmente fácil para aquellos que nunca han usado o programado un robot.

Enseñanza basada en rutas — Para algunos procesos, se requiere registrar el movimiento de trayectoria completo del robot. Este método se aplica a aplicaciones como lijado o pulido sobre una superficie de contorno complejo cuando es esencial tener una trayectoria suave que siga una forma. El software de guía manual está configurado para registrar posiciones automáticamente durante el movimiento del robot, que luego reproduce con precisión la ruta completa. El operador simplemente presiona y mantiene presionado el botón de enseñanza y luego mueve el robot a lo largo del camino. A medida que el robot se mueve, las posiciones se generan a intervalos preestablecidos. Una vez que se completa el movimiento y se suelta el botón, se genera la ruta en el programa. Si se necesita un ajuste fino, cada posición se puede modificar individualmente para lograr el camino perfecto.

Otra característica del mango de guía manual es un botón para controlar las herramientas. Cada vez que presione el botón, cambiará el estado de la herramienta. Esto es especialmente útil en aplicaciones robóticas donde un operador necesita mover una pieza de un lugar a otro. Hay programas disponibles para limitar la función de la pinza en las ubicaciones de recoger o soltar para evitar que el operador suelte accidentalmente la pieza fuera de las zonas preestablecidas.

Algunas aplicaciones pueden requerir un movimiento del robot más lento y preciso en áreas críticas. Se incluye un botón que puede cambiar automáticamente el movimiento del robot bajo control de guía manual a una velocidad más lenta para un mejor control de la posición del robot. En otras situaciones, puede ser mejor limitar el movimiento del robot a solo un movimiento lineal, sin permitir la rotación de la herramienta. Se incluye un botón para cambiar el perfil de movimiento de articulación rotacional a solo movimiento lineal.

En el producto de guía manual con cable más grande, se incluye un botón adicional para programar aplicaciones que requieren el máximo control y flexibilidad del proceso, como operaciones de múltiples etapas o cuando las normas de seguridad locales requieren la operación del robot con las dos manos. A menudo, este botón adicional se usa para indicar el final de la porción de guía manual de la aplicación y permite que el robot regrese al modo autónomo individual una vez que se cumplen los requisitos de seguridad necesarios (por ejemplo, el operador abandona el espacio colaborativo).

Aplicaciones de guía manual

Ahora que sabemos qué es la operación colaborativa de guiado manual y todas las características que están disponibles con el producto, ¿cómo utilizan las empresas este producto? Como se mencionó anteriormente, a menudo es mejor separar las aplicaciones de guía manual según las tareas.

Ejemplo de aplicación 1

Esta aplicación tiene un operador que utiliza un dispositivo de asistencia de elevación manual para cargar piezas en una estación de ensamblaje que alimenta al resto de la línea. El operador lleva el dispositivo de asistencia de elevación al bastidor de piezas y recoge la pieza, luego la lleva a la estación de ensamblaje y la carga en el accesorio. Una vez que la pieza está en su lugar, el operador aparta el dispositivo de asistencia de elevación para que no interfiera con el resto de la operación. En lugar de agregar automáticamente un robot de guía manual como reemplazo directo de la asistencia de elevación, examinemos las funciones de la aplicación por separado.

La Parte 1 es una operación de robot autónomo que requiere que el robot tome una parte de un estante y se la lleve al operador. La configuración de una pantalla de luz entre el robot y el operador permitirá que el robot funcione de manera segura en modo automático cuando esté configurado correctamente según la evaluación de riesgos. Esto permite que el robot releve al operador al manejar la parte repetitiva y pesada del proceso.

La parte 2 comienza una vez que el robot toma la parte y la lleva a la pantalla de luz. En este punto, el operador pasa la mano a través de la pantalla de luz, lo que pone al robot en una verificación de velocidad cero con clasificación de seguridad. Una vez que se activa el interruptor de habilitación, el movimiento del robot está bajo el control del operador, quien luego lo guía al área de ensamblaje donde la pieza se carga en el accesorio. Una vez que se suelta la pieza, el operador guía el robot de regreso a través de la pantalla de luz.

Cuando se suelta el interruptor de habilitación, el robot vuelve a la verificación de velocidad cero con clasificación de seguridad hasta que se borra la pantalla de luz. Luego, el robot puede reanudar el modo autónomo y regresar al bastidor de piezas para la siguiente pieza. El operador realiza la operación de ensamblaje y luego envía la pieza por la línea a la siguiente estación. Al no tener que obtener las piezas manualmente del estante de piezas, el tiempo del operador se libera para realizar trabajo adicional de valor agregado.

El ahorro de tiempo puede ser suficiente para reducir el número de estaciones de montaje en la línea, ya que el operador puede realizar trabajo adicional dentro del tiempo de trabajo de la primera estación. Además, al final del turno, el operador estará menos cansado al no tener que caminar entre la primera estación y el estante de piezas para cada ciclo de piezas.

Ejemplo de aplicación 2

Este ejemplo involucra una estación de inspección de soldadura colaborativa existente. Este sistema de parada de monitor con clasificación de seguridad hace que el robot traiga un marco soldado a un espacio de trabajo compartido. Una vez que se detiene el robot, el inspector de soldadura ingresa al espacio compartido e inspecciona la soldadura. Cuando es necesario retocar las soldaduras, es posible que la pieza no esté en el ángulo ideal para soldar. En lugar de requerir que un técnico vaya a la celda y mueva el robot, se utiliza la guía manual. El mango de guía manual está unido a la herramienta en una ubicación conveniente para que el inspector de soldadura tenga acceso.

Habilitar la guía manual permite que la pieza se mueva fácilmente a la posición correcta para retoques de soldadura. Esto también permite que el inspector vea múltiples lados de la pieza moviéndola manualmente con el mango de guía manual. Esta aplicación ahora incorpora dos tipos de operación colaborativa y es un ejemplo de cómo múltiples tipos de operación colaborativa pueden diseñarse juntos para proporcionar la solución de fabricación ideal.

Ejemplo de aplicación 3

Una buena aplicación de inicio/bricolaje implica el uso de guía manual para simplificar un proceso de visión en el que los estilos de piezas o las bandejas se cambian manualmente. La configuración del sistema primero requiere que el operador coloque una bandeja de piezas sobre una mesa. El robot usa la visión para encontrar la bandeja y la primera pieza, y luego comienza el proceso.

A medida que cambian las bandejas de piezas, se debe ajustar la posición de visualización del robot. El uso de la guía manual puede evitar que el operador tenga que poner el robot en modo de enseñanza para realizar cambios de "búsqueda de visión" en el dispositivo de enseñanza. Una vez que esta función está preprogramada, el operador puede realizar los cambios necesarios utilizando la herramienta de guía manual. El botón de proceso adicional en la herramienta de guía manual comunica que el operador ha movido el robot con la mano a una nueva posición de "búsqueda visual". A continuación, el robot utiliza la nueva posición aprendida con guía manual hasta el siguiente cambio de bandeja de piezas.

Para usuarios nuevos o aficionados al bricolaje, este método es extremadamente fácil de usar en comparación con la modificación de un programa de robot y ayuda a ahorrar un tiempo valioso.

Ejemplo de aplicación 4

Muchos talleres de soldadura de alta mezcla/bajo volumen están experimentando una falta de soldadores capacitados y calificados. Agregar guía manual a un robot de soldadura por arco permite que un operador con conocimientos básicos de soldadura enseñe fácilmente programas para soldar sus piezas de lotes pequeños. El operador utiliza la guía manual para mover el soplete de soldadura, de modo que el alambre esté en la posición adecuada para la unión soldada. Los botones del hardware de guía manual proporcionan una interfaz de usuario sencilla que facilita la creación de un programa completo para cualquier pieza. Luego, el operador puede dejar que el robot suelde la pieza mientras pasa a la siguiente estación de soldadura.

La guía de la mano del robot alivia la necesidad de que el soldador sea competente para mover y programar el robot con la consola portátil. Al permitir que el soldador programe el robot rápida y fácilmente, puede mantener la producción en marcha en varias estaciones con una gran cantidad de piezas.

A medida que más pequeños y medianos fabricantes implementen robots para abordar una variedad de aplicaciones y procesos, las herramientas y técnicas de guía manual seguirán ampliando su funcionalidad y serán aún más fáciles de usar.

Este artículo fue una contribución de FANUC America Corp., Rochester Hills, MI. Para obtener más información, visite aquí .