Summary of our Research Method
Chapter 4. Artifacts Description and Evaluation
4.1 Design tools artifacts
4.1.1 Environmental layer of the TLBMC
ropea mantener su com- petitividad a pesar de unos costes laborales superio- res a los existentes en otros países. Stefan Müller tam- bién destacó el soporte que está proporcionando la Co- misión Europea a la robó- tica europea, ayudando a la mejora en competitividad y sostenibilidad, mediante programas como C.A.R.E.
(Coordination Action for Robotics in Europe).
En la misma línea, el Dr. Norbert Stein, presidente de la junta directiva de
VDMA Robotik+Automa- tion y gerente de Vitro- nic, ha hecho notar que, en
Alemania, el sector que presenta un mayor grado de automatización, la au- tomoción, también es el que ha creado más puestos de trabajo y que, por lo tan- to, automatización y robo-
tización son elementos claves para el desarrollo empresarial.
La industria de la robótica se dis- tingue por ser un sector con una ele- vada inversión, un fuerte crecimien- to de mercado y un rápido desarrollo tecnológico. En Alemania, durante el año 2006 se compraron 11.425 ro- bots, lo que supuso un incremento del 13% sobre el ejercicio anterior. Por aplicaciones, la primera posición co- rresponde a manipulación y la se- gunda, a soldadura.
La primera impresión que propor- ciona la feria es la de madurez. Los stands no muestran novedades es- pectaculares, pero los productos son cada vez más robustos, más fáciles de utilizar, más fáciles de integrar y con mejores prestaciones. Los stands, y algunos más que otros, son espacios para discutir proyectos y encontrar soluciones concretas a los proble- mas de los clientes.
Seguidamente se repasan los as- pectos que más nos han llamado la atención en Automatica según los cuatro bloques en que estaba es- tructurada la feria: robótica, visión ar- tificial, sensores y control de movi- miento, y líneas de producción.
La robótica en Automatica
2008
Como concepto genérico, uno de los aspectos en que muchas empresas ofrecen novedades es en la posibili- dad de interacción entre robot y ope- rario para efectuar una tarea. Las normativas de seguridad vigentes en Europa y en los países europeos para garantizar la protección del operario incluso frente a sus propias distrac- ciones, comportan que el trabajo de los robots se efectúe en áreas de ac-
ceso restringido: el acce- so a ellas del operario comporta la interrupción de la tarea que esté lle- vando a cabo el robot. En
Automatica se presenta-
ban diferentes soluciones que permiten la interac- ción entre robots y ope- rarios, es decir, permiten que el área de trabajo del robot, mientras realiza la tarea para la que ha sido programado, no sea de ac- ceso prohibido para el operario. Para ello los ro- bots disponen de un sis- tema de sensores y de un software de tratamiento de la información que ga- rantiza una actuación del robot “cuidadosa” con el operario con quien inte- racciona para llevar a cabo la tarea común. Kuka, por ejemplo, ofrecía la tecno- logía Safe Robot que in- cluye: conexión directa de los de- tectores y sensores de seguridad a la controladora del robot (al prescindir del autómata como elemento inter- medio entre controladora y detecto- res, se agiliza la respuesta del robot y se abarata la solución), y redun- dancia en los circuitos de monitori- zación para conocer dónde está el robot en cada instante y garantizar, junto a las funciones software aso- ciadas, un funcionamiento seguro. En la misma línea, ABB presentaba
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FERIAS
Automática e Instrumentación■ RX200, de Stäubli Robotics, con seis grados de libertad, diseñado
para manejar cargas de 100 a 130 kg, con un alcance máximo en- tre 2.194 y 2.594 mm, y capacidad para moverse a 12,5 m/seg. Uti- liza la controladora CS8, con el lenguaje de programación VAL3 y múltiples posibilidades de conexión a red local.
la tecnología Move Safe, que permi- te definir áreas de trabajo, acotando las posiciones límite para cada eje, y monitorizar continuamente la posi- ción del robot y su velocidad; el soft- ware se encarga de activar los indi- cadores correspondientes cuando se rebasan estos límites sin que sea pre- ciso instalar sensores y detectores de seguridad. Todo este conjunto de mecanismos permite que el operador pueda “colaborar” con el robot y ob- tener soluciones satisfactorias más económicas sin pérdida de seguri- dad.
Otro aspecto que va generalizán- dose entre los principales fabrican- tes es el de los robots cooperativos. Se trata de que si para realizar una tarea se precisa de dos o más robots trabajando sincronizada-
mente, es decir, cuando la tarea requiere una sincro- nización precisa de las tra- yectorias y velocidades de los diferentes robots im- plicados, con una coordi- nación geométrica ajusta- da, no sea necesario programar cuidadosamen- te cada uno de los robots e interconectar las controla- doras correspondientes, garantizando un intercam- bio de datos en tiempo real a gran velocidad para con- seguir una elevada preci- sión en la sincronización, sino que el software de pro-
gramación de los robots ya dispon- ga de funcionalidades de coordina- ción de manera que sea posible pro- gramar la tarea de forma global y que sea el propio sistema el que se encargue de generar el programa a ejecutar por cada controladora, ga- rantizando la exactitud en la sincro- nización. La tecnología Robo-Team de
Kuka es un ejemplo de ello: en al-
gunas líneas de producción de Daim-
ler Chrysler’s Mercedes, en Alema-
nia, se han conseguido reducciones del 20% en espacio y del 5% en in- versión utilizando 15 robots Kuka, cada uno con su controladora, ac- tuando una de ellas como líder y to- das interconectadas mediante Et- hernet.
Otro aspecto notable hace refe-
rencia a la integración de sistemas. La utilización de hardware IPC (In-
dustrial Personal Computer) para
la implementación de las controla- doras facilita la integración del con- trol del robot con el resto de dispo- sitivos que constituyen el sistema. Comunicación Ethernet, servidores OPC, interfase Windows, diagnósti- cos remotos, facilidad de expansión mediante tarjetas estándar, etc., son características generales cada vez más comunes en las controladoras de robot.
En esta dirección podemos incluir la plataforma de control que ofrece
Mitsubishi Electric Automation: la
iQ Automation. Esta plataforma pue- de soportar simultáneamente con- trol de secuencia, control de movi- miento, control numérico CNC y control del robot. Definida por Mit-
subishi como un PAC (Programa- ble Automation Controller), admi-
te diferentes módulos para conexión a red y conexión a entradas/salidas, así como diferentes fuentes de ali- mentación adecuadas a las necesi- dades de diferentes configuraciones. En el caso de incluir diferentes CPU, el hecho de trabajar con un back-
plane común facilita la sincronización
en el intercambio de datos y la de los ciclos de proceso de las diferentes CPU, que pueden llegar a ser de tan sólo 0,88 milisegundos.
La feria también presentaba mo- delos de robots con estructuras es- peciales de acuerdo con las caracte- rísticas de la tarea a realizar y, en su caso, de las piezas a ma- nejar. Así se podían en- contrar robots con es- tructuras ligeras de aluminio, u otros materia- les livianos, y robots con estructuras singulares. Fi- nalmente, un robot que llamaba la atención es el Katana, de Neuronics,
A.G., con 5 o 6 grados de
libertad, un peso de 4,3 kg, apto para cargas de hasta 400 gr, radio de ope- ración de 60 cm, veloci- dad de 90 º/seg y repeti- bilidad de 0,1 mm. Admite programación gestual y escrita modular, controla
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■ Controladora iQ Automation, de Mitsubishi Electric Automation. Concebida como un
PAC, admite configuraciones con varias CPU, cada una controlando diferentes máquinas o aspectos de la estación robotizada, y garantiza una rápida y eficaz sincronización e in- tercambio de datos entre ellas.
■ Robot de estructura ligera para realizar tareas de manejo de pie-
trayectorias lineales, circulares y combinaciones de ellas, admite tam- bién detección de colisión (contac- to con una persona), dispone de in- terfase USB, Ethernet TCP/IP, E/S y otros y puede ser programado para modificar su operativa de acuerdo con las entradas que recibe median- te algoritmos de autoaprendizaje.
La visión artificial
La visión artificial también es una tecnología madura que puede utili- zarse en aplicaciones específicas o bien integrada en soluciones roboti- zadas.
En Automatica se podían encon- trar múltiples ofertas, desde las so- luciones integradas en la controladora del robot hasta soluciones basadas en PC con una tarjeta de pre-tratamiento y un potente software de análisis y tratamiento de imágenes, pasando por los sistemas compactos potentes y fáciles de utilizar. Para aplicaciones industriales existen soluciones orien- tadas a control de calidad (inspección de superficies, de contornos, de jun- tas, de soldaduras, reconocimiento de imágenes, etc.) y especialmente in- dicadas para soluciones robotizadas, soluciones de identificación y deter- minación de posición. Éstas últimas pueden estar limitadas a detección sobre un plano o ser capaces de de- terminar la localización y orientación de componentes en un espacio tri- dimensional. En la feria hemos en- contrado proveedores de software para tratamiento de imágenes en PC, como MVTec Software
GMBH con el software Hal-
con, y empresas que ofre- cen sistemas de visión in- tegrados en la controladora del robot, como TrueView de ABB o iRVision de GE
Fanuc. Éste último prevé
la conexión directa de la cámara a la controladora mediante un conector USB, incorpora una herramien- ta de guiado del robot y evita la necesidad de utili- zar sensores y comple- mentos específicos. Ac- tualmente se ofrece integrado en todas las con- troladoras R-30iA
ISRA ofrece el Mono3D, un siste-
ma de tratamiento de imágenes que permite establecer la posición y orien- tación de piezas rígidas de dimen- siones conocidas en un espacio tri- dimensional partiendo de la imagen
proporcionada por una sola cámara, con la reducción de costes que ello implica. Esto permite automatizar tareas que requieren tratamiento 3D pero que no resultaban económica- mente viables por el coste de los equipos que precisaban para ello.
Baumer ofrecía sus sensores de vi-
sión VeriSens, que se caracterizan por su diseño compacto, su facilidad de uso y su operación fia- ble y estable. Su tecnolo- gía Baumer FEX ofrece, entre otras, funciones pre- configuradas de soporte a tareas de inspección, de- tección de objetos simples y operación fiable a pesar de variación en las condi- ciones de iluminación du- rante la operación.
Point Grey, especialis-
ta en cámaras y sistemas de adquisición de imáge- nes, ofrecía sistemas de visión para captar esce- nas con un ángulo de vi- sión de 360º, utilizando el cabezal-cámara digital de
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FERIAS
Automática e Instrumentación■ Robot Katana, con estructura de alumi-
nio de 4,3 kg, de Neuronics A.G. Dispone de un software de control que le proporcio- na capacidad de aprendizaje durante su operación, lo que lo convierte en un robot inteligente.
■ El Care-O-bot ® 3 ha sido diseñado como robot asistente para realizar tareas de so- porte doméstico. Desarrollado por el insti- tuto Fraunhofer IPA, está equipado con el bra- zo LWA3 de Shunk y es capaz de manejar cargas de hasta 5 Kg. Dispone de dos cá- maras de visión en la parte superior. Actúa como gestor de medios y proporciona co- nexión al mundo exterior mediante teléfo- no, TV e Internet. Ha sido diseñado como asistente para personas minusválidas.
■ Estación de verificación automática diseñada según las necesi- dades específicas del producto (Rodtubo, S.L.).
video Ladybug2, constituido por seis CCD de color de 1024 x 768 pixels. Cinco de estos CCD forman un ani- llo horizontal y el sexto está coloca- do verticalmente, cubriendo el 75% de una esfera completa. La imagen fi- nal, después de un tratamiento ini- cial, es de 3.800 píxels. El sistema permite transmitir estas imágenes comprimidas a un ritmo de hasta 30 FPS.
Sensores y control de movimiento
Complementando a los robots y sis- temas de visión artificial, Automati-
ca incluía una abundante oferta de
sensores, controladores, motores li- neales y todos los componentes ne- cesarios para la construcción de má- quinas y soluciones robotizadas.
Empresas como Advantech y B&R presentaban su gama de soluciones PC industrial, con diferentes gamas que incluyen procesadores Core’2 Duo, sistemas operativos embedded y una amplia gama de módulos E/S ycomu- nicaciones, así como familias de pa- neles de visualización y operación. Estos controladores se ofrecen como dispositivos para control de máqui- nas y estaciones de producción (mon- taje, verificación, manipulación, con- formado, etc.). Su ventaja principal es que se trata de sistemas abiertos, que admiten múltiples configuraciones, trabajando con estándares y fácil- mente integrables.
Para control de movimientos exis-
ten ofertas específicas, como la de
Tecnosoft, con su TMC-3D, que pro-
porciona en una sola unidad un con- trolador de movimientos para ocho ejes y un servo driver digital, apto tanto para motores paso a paso como para brushless de hasta 640 W. El controlador puede comunicarse con hasta otros siete controladores inte- ligentes mediante bus CAN. Asimis- mo, puede generar trayectorias 3D y 21/2-D. Estas características permi- ten considerarlo como una solución económicamente interesante para aplicaciones multieje que requieren la ejecución de trayectorias 3D pre- cisas.
Líneas de producción
Automatica, como feria para la au-
tomatización, dispone de la sección correspondiente a componentes y tecnología para el diseño y cons- trucción de máquinas y líneas de pro- ducción que proporcionen soluciones de automatización a medida. De los cinco pabellones que ha incluido la feria, dos han estado dedicados a esta sección.
En muchos stands se presentaban productos modulares que ofrecen una gran flexibilidad para montar cualquier tipo de máquina. MiniTec o Pfuderer Maschinenbau, son ejemplos de ello. MiniTec, con una delegación en Alcalá de Henares, ofrece el sistema FMS que permite montar, con piezas estándar, solu- ciones para transporte en líneas de
producción. Pfuderer ofrece siste- mas de transferencia, estaciones de montaje, portales para robots, etc. mediante elementos modulares.
También se han presentado siste- mas de automatización orientados al ensamblado de microcomponentes. Como ejemplo tenemos a Rohwed-
der, que ofrecía su sistema modular
MicRohCell con módulos dispensa- dores de precisión, intercambiadores, inspección, etc.
Shunk se presentó en Automati- ca con un gran stand mostrando su
gama de componentes para la robo- tización, desde intercambiadores rá- pidos a brazos, manos y pinzas de agarre. En la figura de la página an- terior se muestra el robot Care-O- bot ® 3 que incorpora el brazo LWA3 de Shunk. Otro ejemplo es la pinza giratoria miniaturizada RP, diseñada para el manejo de componentes mi- núsculos. La actuación de la pinza es neumática y admite diferentes ta- maños de pinza.
Dentro del área de exposición de- dicada a la robótica estaba situado el stand de Rodtubo, S.L., ingeniería ubicada en Vitoria, con cinco años de antigüedad, dedicada al desarrollo de proyectos industriales. Rodtubo ac- túa como ingeniería, estudia las ne- cesidades del cliente y le suministra la máquina que responde a sus re- querimientos específicos. Cómo muestra han presentado una máqui- na para la verificación de roscas: la máquina verifica piezas con un agu- jero abierto roscado y esta verificación se realiza tratando de roscar un ma- cho vigilando que el par de roscado no sobrepasa unos límites estableci- dos y que la operación se complete sa- tisfactoriamente. El control de ros- cado se aplica al 100% de la producción.
Automatica 2010
Por todo lo visto, coincidimos con los organizadores en el interés de la fórmula escogida para esta muestra bianual de la automática. Tan sólo nos queda desear que, en sucesivas ediciones, se incremente la presen- cia de expositores y visitantes de toda Europa.
Jordi Ayza
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■ Cámara digital 3-D de Baumer, con un formato robusto especialmente diseñado para
entornos industriales, integrando la óptica y un sistema de iluminación mediante LED que le permite adaptarse al movimiento del objeto y ajustar el enfoque.
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