Zebra Technologies amplía su cartera de automatización con la adquisición de Fetch Robotics

Los robots móviles autónomos son más que manipulación automatizada de materiales

Zebra Technologies, fabricante de herramientas para digitalizar y automatizar flujos de trabajo, ya había aumentado a los trabajadores de primera línea en muchas industrias con sus escáneres de código de barras y computadoras móviles de mano. Añadir robots móviles autónomos (AMR) a sus ofertas a través de la adquisición de Fetch Robotics parecía un buen siguiente paso.

Cuando la adquisición se cerró en 2021, Zebra, Lincolnshire, Illinois, obtuvo un dos por uno, incluyendo tanto fuerza como cerebro.

En un extremo del espectro, ahora ofrece tecnología que puede realizar tareas pesadas de fuerza bruta como levantar, transportar y tirar de cosas pesadas. Después de la programación, Fetch y otros AMRs usados en manufactura pueden actuar por su cuenta para descargar camiones en un muelle, llevar materiales al almacenamiento y colocarlos en un estante, transportar componentes a una línea de manufactura, convertirse en una parte virtual de esa misma línea, e incluso sacar la basura.

La autonomía de los AMRs evoca comparaciones con autos autónomos, pero estos robots ya tienen estándares de seguridad para asegurar que puedan operar seguramente alrededor de humanos.

En el otro extremo del espectro, los AMRs pueden tener "cerebros" de software sofisticados capaces de aplicar inteligencia artificial a la gestión logística. Sus aplicaciones pueden analizar los trabajos que necesitan hacerse y emparejar las tareas individuales con los activos disponibles para hacer el trabajo.

"Ese es exactamente nuestro enfoque completo, orquestación", dijo Daniel Theobald, fundador y CIO de Vecna Robotics, Waltham, Massachusetts. "Es como ser un gran maestro de ajedrez."

¿Cómo obtienes el mejor rendimiento en tu instalación independientemente de que sea dinámica e impredecible? Los camiones llegan tarde, la gente no se presenta al trabajo y los equipos se rompen. Theobald dijo que el uso del software de orquestación Pivotal de Vecna por sí solo duplicó el rendimiento en una instalación de envío sin ningún recurso adicional cuando se usó para ayudar a determinar las mejores asignaciones en tiempo real.

"Eso probablemente suene increíble pero la razón por la que funciona tan bien es porque el rendimiento de una instalación está limitado en última instancia en un momento dado debido a un solo cuello de botella", dijo Theobald. "Y los seres humanos no son buenos para averiguar [en tiempo real] dónde está ese cuello de botella. Eso es en lo que la IA es buena, mirando el sistema como un todo, teniendo en cuenta miles de variables."

¿Por qué es todo eso importante? Simplemente, los AMRs permiten que máquinas y humanos hagan lo que mejor saben hacer.

Las máquinas son buenas suministrando la fuerza bruta necesaria para hacer los trabajos. Ese no es el caso con los humanos, cuyos cuerpos sufren cuando intentan hacer tareas físicas más allá de sus capacidades. Con las máquinas, la ingeniería puede aplicarse para acomodar cargas más pesadas. Cuando sus baterías se agotan, pueden recargarse. Si algo se rompe, la pieza puede arreglarse o instalarse una nueva.

Inteligencia aumentada para planificación

Los humanos, desafortunadamente, tampoco son buenos teniendo en cuenta todos los factores que afectan el rendimiento en una fábrica, pero eso es en lo que el software con IA ejecutándose en el servidor de la empresa o en la nube es realmente bueno.

El software robótico basado en la nube de Fetch Robotics, FetchCore, tiene la capacidad de no solo optimizar los robots o a los trabajadores humanos, sino que puede optimizarlos colectivamente de una manera altamente productiva y eficiente, dijo Jim Lawton, vicepresidente y gerente general de automatización robótica en Zebra Technologies/Fetch Robotics.

"Lo que podemos hacer en Zebra es optimizar tanto AMRs como personas", dijo Lawton. "Así que si necesito una cosa específica hecha, puedo coordinar a ambos para que la persona y el robot aparezcan al mismo tiempo, en el mismo lugar, y hagan lo que necesitan hacer. Luego la persona es guiada a su siguiente tarea, y el robot es guiado a su siguiente tarea y estás constantemente corriendo de una manera mucho más optimizada."

Esa eficiencia y optimización es crítica en manufactura, donde la escasez crónica de mano de obra existía incluso antes de la Gran Renuncia que comenzó en 2021 durante la pandemia. Operaciones eficientes también pueden liberar tiempo para la recualificación que se necesita para mantener a los trabajadores comprometidos y relevantes en un mundo donde la automatización se deja hacer literalmente el trabajo pesado.

¿Pueden los AMRs convertirse en parte de la línea de ensamblaje?

Flex Ltd., un fabricante por contrato global de 24 mil millones de dólares con sede en San Jose, California, comenzó a usar AMRs hace unos 10 años y ahora tiene más de 300 de los manipuladores de materiales autónomos en sus más de 100 ubicaciones. Sus robots se usan en operaciones, fábrica, almacén, logística, depósito de servicio, reparación y entornos de retención de material.

"El elemento principal de los AMRs es que nos ayuda con seguridad y ergonomía y también apoyando nuestras operaciones en Industria 4.0, donde las cosas están conectadas", dijo Murad Kurwa, vicepresidente de ingeniería de manufactura avanzada.

Mediante el uso de AMRs, Flex ha logrado unas 20,000 horas de trabajador de ganancias de productividad como resultado, según cifras proporcionadas por la empresa.

"Los robots móviles automatizados son más que una necesidad para Flex", dijo Kurwa. "Usamos AMRs en muchas áreas para apoyar el movimiento de materia prima, inventario en proceso, llevar productos terminados a la estación de carga para envío y varios otros deberes que liberan nuestra capacidad humana para enfocarse en tareas más cualificadas en la transformación de productos y cumplir las expectativas de nuestros clientes."

Flex ve un papel más amplio para sus AMRs en el futuro, sin embargo, tanto literal como figurativamente.

La empresa ha comenzado a analizar conectividad 5G para AMRs, y ha hecho algunos trabajos de prueba de concepto y pilotos.

"5G como reemplazo del Wi-Fi/LTE actual proporciona un espectro de señal más amplio con una red privada, permitiendo receptores como AMRs trabajar continuamente a mayor distancia sin decaimiento de señal o latencia, lo que puede causar que los AMRs se detengan", dijo Kurwa.

Una posibilidad para los AMRs en Flex es convertirse en una parte virtual de una línea de ensamblaje, haciendo el piso de producción más flexible y capaz de convertirse a diferentes proyectos. La empresa también está explorando usar AMRs para conectar transporte entre pasos en una línea en movimiento donde hay un monumento (p.ej., horno) que no puede moverse.

"En lugar de tener un flujo lineal, el AMR puede venir a recoger la pieza y rodear ese monumento y conectar al siguiente paso usando el transporte encima del AMR", dijo Kurwa.

El mayor error sería no explotar plenamente las capacidades de los AMRs, dijo Theobald.

"Parte de la magia aquí es cuáles son esas primeras tareas que son mejor abordadas por esta tecnología porque todavía estamos temprano en esa curva de adopción", dijo. "Sabes que elegir las primeras tareas correctas puede hacer una enorme diferencia."

Por ejemplo, considere el propietario de fábrica que reemplaza montacargas que solían ser conducidos por trabajadores humanos con montacargas sin conductor y continúa con el negocio como de costumbre. Ignoran el hecho de que el equipo sin conductor tiene todo un conjunto de atributos —no toma descansos, no se cansa, puede correr turnos completos, su horario está coordinado y planificado con IA— que son diferentes y superan los límites de los trabajadores humanos.

"Generalmente ese no es el enfoque correcto", dijo Theobald. "A menudo vale la pena repensar tus flujos de trabajo."

La variabilidad da a los AMRs la oportunidad de brillar

Una vez que los trabajadores humanos tienen un AMR, quieren que sea fácil de desplegar.

"La gente entiende sus procesos muy bien", dijo Lawton. "No necesariamente necesitan entender robótica. Así que hemos desarrollado tecnología para que la gente defina muy simplemente su espacio, su flujo de trabajo."

Históricamente ha tomado 300 horas programar un robot, pero el AMR de Fetch Robotics puede estar en marcha en un día, dijo. Programar el AMR generalmente significa conducirlo por una fábrica. Con Fetch Robotics, los usuarios usan un método de arrastrar y soltar para configurar el software FetchCore.

"Necesitas poder poner algo en marcha en una instalación muy rápido y necesita poder acomodar las variabilidades normales que ves en un entorno típico", dijo. "Ahí es donde un AMR realmente brilla."

Eventualmente, una fábrica puede tener una flota heterogénea de AMRs, todos con su propio software de gestión de flota. Qué hacer entonces para que trabajen juntos?

Si algunos de tus robots son de Vecna, estás listo. Eso es porque su software Pivotal es agnóstico al tipo de recurso en un escenario de gestión de tareas. "Podría ser un humano, podría ser nuestro robot, podría ser un robot de otro proveedor, podría ser un equipo operado manualmente", dijo Theobald. "Tiene la capacidad de asignar tareas a cualquiera de esos basándose en sus capacidades, ubicación y disponibilidad."

Mientras tanto, MassRobotics, Boston, un centro de innovación sin fines de lucro para robótica y dispositivos conectados que Theobald co-fundó, ha emitido un estándar de interoperabilidad, MR Interop, para reporte de robot a gestión de flota. También está en proceso de crear la próxima versión del estándar para permitir asignaciones de tareas a robots. MassRobotics está trabajando en un estándar de interoperabilidad para cargadores también.

"Esperamos que en el futuro el software de gestión de flota de cualquier empresa pueda simplemente usar MR Interop y no necesite integrar directamente con esos otros robots", dijo. "MR Interop es un estándar que hace ese proceso más fácil." El estándar de interoperabilidad ya está teniendo un efecto. Empresas como FedEx han dicho que no van a comprar robots que no cumplan con el estándar de interoperabilidad de MassRobotics, dijo Theobald. FetchCore tiene la capacidad de gestionar una flota heterogénea de AMRs de diferentes proveedores, pero no lo ha hecho aún, dijo Lawton.

En cuanto a Flex, aunque usa cientos de robots de tres proveedores, ninguno de ellos se mezcla en la misma instalación, dijo Kurwa.

Tener AMRs que se enchufan y funcionan juntos ayuda no solo al usuario. También tiene un efecto en el crecimiento de la propia industria. "Las industrias no escalan hasta que se resuelve esta cuestión de interoperabilidad, así que decidimos tomar una página de la industria de computadoras o la industria de teléfonos móviles", dijo Theobald. "Podrías hablar de la industria de videocintas, todo el asunto VHS vs. beta. Estos tienden a ser procesos muy desordenados que a veces toman décadas y realmente frenan la adopción por parte de los clientes de este tipo de herramientas."

El crecimiento de los AMRs genera accesorios, software de terceros

A medida que crece el uso de robots móviles autónomos, también lo hace la necesidad de software para controlar flotas de AMRs de proveedores dispares y accesorios de parte superior de carrito para usar con ellos.

Un fabricante de AMR, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Dinamarca, creó deliberadamente un robot de plataforma abierta.

"Piensa en nosotros como solo el robot base con una batería de iones de litio de 48 voltios, y permitimos que la gente construya lo que quiera encima del robot", dijo Matt Charles, director de ventas, Medio Oeste y Canadá. "Puedes poner un brazo robótico encima y eso sería alimentado por nuestra batería y comunicarse de ida y vuelta con nuestro robot, cuándo moverse, cuándo ir."

Si bien un brazo robótico es posible, los tres principales módulos de parte superior de carrito para los AMRs de MiR son una plataforma transportadora, un sistema de enganche para acoplar carros y un elevador de palets, dijo Charles.

ROEQ (se pronuncia RO-eek, y cuyo nombre es una versión abreviada de "equipo robótico"), Vissenbjerg, Dinamarca, es el proveedor líder de accesorios de parte superior de carrito de MiR. De hecho, la empresa fue creada específicamente para construir módulos de parte superior de carrito para AMRs de MiR, incluyendo carros, rodillos superiores, elevadores y bastidores. Los cofundadores de ROEQ, Michael E. Hansen y Benni S. Lund, fueron llamados a MiR en su capacidad previa como ingenieros consultores, y vieron una oportunidad que los llevó a crear una empresa.

"Ahí es donde descubrieron un hueco en el mercado en el sentido de que tienen una gran tecnología, una gran plataforma para mover cosas pero todo el ecosistema necesitaba completarse con las herramientas adecuadas para poder recoger, dejar y transferir materiales", dijo Shermine Gotfredson, directora global de ventas en ROEQ. "Y ese era el eslabón perdido."

Su primer producto fue el TMC 300, un bastidor de parte superior de carrito, que aún está en producción. Las últimas novedades de ROEQ son el TMS-C500 Ext y S-Cart500Ext, que están diseñados para trabajar juntos. La nueva combinación de módulo/carro efectivamente duplica la carga útil del AMR 250 de MiR de 250 kg a 500 kg. El módulo superior TMS-C500 Ext también permite el transporte de cargas de hasta 1,2 m de longitud sin comprometer la seguridad.

Si bien ROEQ ha alineado hasta ahora su negocio con robots MiR, los propietarios de fábrica pueden no ser tan leales. Incluso cuando los fabricantes proporcionan software para gestionar sus AMRs, lograr interoperabilidad con una flota de robots heterogéneos es más complicado. "Ese es un desafío común que tienen los fabricantes, y hay mucho impulso para interoperabilidad y flotas interfleet que puedan mezclarse y trabajar juntos", dijo Charles. "Eso es algo en lo que estamos trabajando y hay otras empresas que están desarrollando soluciones también."

Una de esas empresas es AWS (Amazon Web Services Inc.)

Si bien puede ser posible modificar el software del controlador de un AMR para actuar como gestor de flota para robots de proveedores dispares, AWS ha creado AWS IoT RoboRunner para proporcionar la infraestructura para integrar robots móviles de proveedores selectos con sistemas de gestión de trabajo y construir aplicaciones de gestión de flota robótica. A principios de este año, RoboRunner estaba en vista previa en un entorno de laboratorio, y se esperaba que se lanzara pronto a entornos de producción.

Además de proporcionar la infraestructura para construir aplicaciones de gestión de flota, AWS IoT RoboRunner proporciona dos bibliotecas de software —una biblioteca de gestor de tareas y una biblioteca de puerta de enlace de flota— junto con aplicaciones de muestra, facilitando a los desarrolladores construir sus aplicaciones de gestión robótica sobre AWS IoT RoboRunner.

Además, AWS IoT RoboRunner elimina la necesidad de numerosas integraciones entre diferentes sistemas de control de robots y el sistema de gestión de trabajo de una fábrica. En su lugar, todos los sistemas se integran con AWS IoT RoboRunner, y el servicio conecta automáticamente todos los sistemas integrados.

También, AWS IoT RoboRunner facilita a los desarrolladores construir aplicaciones de gestión con la biblioteca de desarrollo de gestor de tareas. Esta biblioteca también viene con una aplicación de muestra de orquestación de tareas que incluye una función de gestión de espacio compartido. Los desarrolladores pueden usar esta aplicación de muestra como punto de partida para acelerar su desarrollo de aplicaciones.

"Cada vez más clientes en manufactura, logística y bienes de consumo están usando robótica y sistemas autónomos en sus operaciones pero luchan por gestionar esos sistemas para orquestar tareas robóticas complejas como recolección de objetos e inspección en almacenes a través de flotas de robots", dijo Eric Anderson, gerente general, robótica y sistemas autónomos, AWS. "Con AWS IoT RoboRunner, estamos facilitando a los clientes incorporar, gestionar y orquestar robótica en sus operaciones y hacer sus sistemas autónomos más inteligentes, basados en la misma tecnología usada en los centros logísticos y de cumplimiento de Amazon."