Conocer lo que sigue para la robótica en la fabricación

La robótica de fabricación está siguiendo, en cierta medida, un camino de avances similar al de los sistemas de mecanizado y automatización fija. Aunque el ROI se mide más fácilmente en eficiencia y ahorro de costos, los fabricantes buscan tecnología robótica para ayudarlos a resolver un punto débil en su operación o para crear nuevas oportunidades. Podría ser para vincular procesos de manera más eficiente o eliminar la necesidad de subcontratar una función específica o dos.

Por lo tanto, el camino de crecimiento para los pequeños y medianos fabricantes (SMM) con robótica se centra cada vez más en aplicaciones y capacidades adicionales, no solo en la eficiencia y la mejora continua. La clave para aumentar la adopción de la robótica en los SMM es hacer que los robots sean más fáciles de usar y reutilizar.

En esencia, la adopción depende de que los robots tengan más destreza y autocontrol similares a los humanos.

NIST Labs tiene diseños para hacer que los robots sean más fáciles de usar

Los científicos e ingenieros de NIST Labs están trabajando para cerrar una brecha significativa entre la tecnología de vanguardia y lo que se implementa actualmente en muchos talleres de fabricación. Esto se debe en gran parte a la falta de ciencia de medición para verificar y validar la investigación novedosa emergente y, por lo tanto, reducir el riesgo de adopción.

Una de las prioridades de la División de Sistemas Inteligentes del NIST es el avance del desempeño de agarre, manipulación y seguridad que permitirá a los SMM implementar soluciones robóticas de manera efectiva. Este trabajo incluye métricas de desempeño, métodos de prueba y herramientas de medición asociadas que pueden convertirse en estándares de la industria.

La investigación está impulsando la robótica en la fabricación al proporcionar:

• Mejor repetibilidad para que los robots puedan realizar movimientos y acciones de manera confiable dentro de un espacio de sistema de coordenadas X, Y, Z
• Interfaces hombre-máquina (HMI) más fáciles de usar para que los operadores programen tareas e interactúen con la robótica
• Nuevos diseños de pinzas que permiten movimientos más precisos y similares a los humanos
• Mejor seguridad y conciencia de la situación

Entre los avances que ahora llegan al taller se encuentra el software en dispositivos HMI portátiles que traduce las referencias de coordenadas humanas (derecha / izquierda, hacia / lejos) en coordenadas cartesianas X, Y, Z convencionales. Esto permite a los operadores programar más fácilmente robots colaborativos.

Las mejoras en la programación con HMI han permitido que algunos robots sean programados por soldadores que modelan los movimientos y acciones para el proceso en cuestión.

Habiendo conquistado la paletización, la robótica apunta hacia el ensamblaje

La adopción temprana de la robótica en la fabricación se ha centrado en tareas repetitivas que no requieren habilidades especiales ni proporcionan valor agregado. Las aplicaciones robóticas más populares por uso:

El ensamblaje representa solo el 2 por ciento del uso robótico, aunque los investigadores del NIST y los expertos de la industria creen que es muy prometedor para la adopción generalizada entre los SMM a medida que mejora la tecnología de manipulación.

Áreas probables para ampliar el trabajo de montaje:

• Conectores eléctricos
• Enhebrar e insertar sujetadores
• Enrutamiento de cables

Uno de los desafíos para el ensamblaje robótico es la multitud de variables que deben tenerse en cuenta al realizar operaciones complejas. Por ejemplo, la fuerza óptima para que una pinza levante y mueva una pieza podría no ser la misma que la fuerza necesaria para una operación de roscado más adelante en la producción.

A medida que mejore la detección táctil, los robots podrán agarrar todo con la fuerza adecuada, reduciendo potencialmente los pasos necesarios para ese proceso de producción.

Los diseños de agarre muestran mejoras en destreza y versatilidad

NIST Labs está trabajando en una docena de métodos de prueba para agarre y manipulación utilizando la plataforma de estándares del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.

Los cuatro tipos más comunes de pinzas robóticas:

• Vacío - una herramienta estándar de extremo de brazo que se utiliza para superficies planas y lisas, que se utiliza a menudo en paletización y embalaje
• Neumático - también conocido como "pinzas bang bang" por el ruido producido en las operaciones industriales, este tipo versátil a menudo se utiliza para objetos pequeños en operaciones de pick-and-place
• Hidráulico - la pinza industrial más fuerte y desordenada
• Servoeléctrico - altamente flexibles y rentables, permiten diferentes tolerancias de material al manipular piezas

Los diseños innovadores que utilizan sensores de fuerza y ​​torsión de seis ejes están floreciendo para las tecnologías de agarre, incluidos los mecanismos que imitan las manos humanas.

Estos avances están surgiendo cada vez más en los pisos de las tiendas:

• Efectores finales personalizables que se pueden quitar y reemplazar fácilmente
• Destreza mejorada con pinzas adaptables de tres dedos, capaces de manipular artículos frágiles y minimizar los cambios de herramientas
• Robótica que utiliza el aprendizaje automático de sensores inteligentes en pinzas para aprender a sí mismos cómo acercarse a los objetos
• Pinzas que combinan múltiples tecnologías. Puede ser una pinza de vacío con dedos o dos brazos separados y configuraciones de pinza en la misma estación de trabajo para permitir múltiples tareas, aumentando tanto la velocidad como la confiabilidad

Claves para el éxito al comenzar su viaje robótico

A diferencia de los sistemas de automatización fijos, existe una compensación entre la funcionalidad robótica y la facilidad de uso. Uno de los atractivos de la robótica es que se puede construir y programar un robot para hacer casi cualquier cosa. Sin embargo, cuanta más funcionalidad incorpore en un robot, más consideraciones ambientales deben tenerse en cuenta en los requisitos condicionales, lo que dificulta la programación e integración del robot en operaciones para tareas adicionales.

La planificación de lotes pequeños puede resultar difícil con la robótica si los fabricantes no cuentan con el sistema de soporte adecuado. Habrá más adopción cuando los SMM puedan ver cómo la robótica ahorrará costos de reequipamiento cuando estén listos para contratar personal con la robótica en mente. No está descartado que un fabricante con 10 empleados o menos pronto tendrá un experto en robótica para asegurar la efectividad general del equipo.

Conexión Catalyst, parte de la Red Nacional MEP ^TM , ha elaborado una guía de robótica fácil de entender. Identificó estas claves del éxito para explorar el uso de la robótica en la fabricación:

• Identifique los recursos, incluido un campeón interno, para obtener el nivel de asistencia que necesita
• Identifique sus necesidades o puntos débiles
  • Dar prioridad a las herramientas de apoyo
  • ejemplos de fabricación de ID; comience con algo pequeño y manténgalo simple
• Desarrolle un caso de negocios; factor en los costos de hardware 2x – 4x para herramientas, accesorios y la complejidad de la integración

Los expertos de su Centro MEP local están listos para ayudarlo a explorar, y potencialmente adoptar, la robótica. Conéctese con ellos para ver cómo la robótica puede ayudarlo a expandir su negocio agregando nuevas funciones.

Información sobre la investigación de NIST Labs proporcionada por Elena Messina, Jeremy Marvel y Joseph Falco.