En la colaboración humano-robot, el hombre y la máquina trabajan de la mano. El operador humano controla y supervisa la producción, los robots realizan el trabajo físicamente agotador. Ambos aportan sus capacidades específicas.
FUENTE: www.wevolver.com
AUTOR: ANDREAS BAURER. Vicepresidente de Marketing KUKA
Un elemento clave del panorama de producción futuro es la colaboración humano-robot (HRC) altamente flexible. Este artículo describe 3 estudios de caso que ilustran cómo los robots colaborativos cambian la forma en que las personas fabrican.
KUKA, uno de los proveedores de robots industriales más grandes del mundo, ha escrito un documento técnico descargable gratuito llamado » Dar forma a los paisajes de producción futuros «. El documento técnico describe las ‘megatendencias’ que afectan la fabricación y 3 factores clave para diseñar infraestructuras de producción que puedan cumplir con los requisitos del futuro.
Colaboración humano-robot
En la colaboración humano-robot, el robot ayuda al operador humano. Esto significa: La máquina no reemplaza al humano, sino que complementa sus capacidades y lo libera de arduas tareas. Estos pueden incluir trabajos por encima de la cabeza, por ejemplo, o el levantamiento de cargas pesadas. Los robots autónomos y colaborativos también se utilizan para suministrar estaciones de trabajo de producción.
En la ‘fábrica del futuro’ ideal, no hay separación entre estaciones de trabajo automáticas y manuales. Los seres humanos y los robots colaboran de forma óptima, sin separación y sin vallas de seguridad.
Colaboración humano-robot: las ventajas
Los robots con capacidad HRC (a menudo denominados ‘Robots colaborativos’ o ‘Cobots’) se vuelven móviles y son capaces de realizar diferentes tareas de manera flexible utilizando plataformas móviles. Por lo tanto, pueden implementarse individualmente en cualquier ubicación y para cualquier propósito que corresponda a los requisitos de producción, dependiendo del tamaño de lote requerido, por ejemplo.
Además, este tipo de robots ofrecen la máxima flexibilidad mediante la llamada automatización espontánea: apoyan al usuario como asistente en el caso de picos de carga de trabajo y cuellos de botella de recursos en las operaciones de producción.
La colaboración humano-robot cambia la producción y la fabricación industriales y puede traer una serie de ventajas sobre la automatización tradicional o el trabajo manual:
- Mayor flexibilidad en la producción
- Alivio de los empleados al realizar pasos de trabajo ergonómicamente desfavorables que antes no podían automatizarse
- Riesgo reducido de lesiones e infecciones.
- Rendimiento de alta calidad de procesos reproducibles, sin necesidad de una inversión específica de tipo o componente relevante.
- Mayor productividad y mayor complejidad del sistema gracias a los sensores integrados
Estudios de caso de HRC
Para darle una idea del impacto de los robots colaborativos en el espacio de trabajo, hemos reunido 3 casos de estudio para mostrarle el impacto de estos robots y los desafíos que superan.
Estudio de caso 1: Robots ligeros que ayudan a los operadores en los procesos de unión adhesiva.
Todas las imágenes cortesía de KUKA
El fabricante de máquinas y sistemas Dürr utiliza dos robots sensibles LBR iiwa en el montaje final. Sin valla de seguridad, realizan tareas clave en la aplicación de perlas adhesivas. Esto mejora la calidad, ahorra tiempo y reduce los costos unitarios.En la empresa, los humanos y los robots trabajan juntos en el ensamblaje final sin necesidad de medidas de seguridad físicas. Se utilizan robots ligeros y sensibles para la unión adhesiva de cubiertas y tanques de antenas GPS en la carrocería del vehículo. Las soluciones mejoran la calidad del resultado de la unión adhesiva, ahorran tiempo y reducen los costes unitarios.
El LBR iiwa detecta cualquier falla que surja cuando se carga la cubierta de la antena GPS
Para aplicar adhesivo a la cubierta de la antena GPS, el trabajador de montaje coloca la pieza de trabajo en la pinza del robot manualmente. La pinza lo succiona y lo mueve hacia la boquilla de adhesivo en la torre de aplicación. El robot mueve lentamente la cubierta de la antena GPS hacia arriba hasta la boquilla de aplicación. Si encuentra un obstáculo, retrocede un poco gracias a su capacidad de detección de colisiones y comienza el movimiento desde el principio. Solo después de tres intentos vuelve a la posición inicial. De lo contrario, se inicia el proceso de aplicación del adhesivo y el cordón de adhesivo se aplica con cuidado mientras el robot ejecuta el recorrido. Finalmente, de regreso al punto de partida, el trabajador de montaje quita la tapa de la antena GPS y la monta en el vehículo.
Perlas adhesivas precisas gracias al séptimo eje del LBR iiwa
Para el proceso automatizado de pegar el tanque en su lugar en el ensamblaje final, el trabajador capacitado guía el tanque a un plato giratorio con la ayuda de un manipulador.Allí lo limpia, lo coloca en la posición correcta y lo transfiere directamente al robot para su posterior procesamiento. Cuando se alcanza el punto de partida en el tanque estacionario, la boquilla se abre bajo presión para que no se creen burbujas de aire. Luego, el robot aplica la gota de adhesivo sobre el tanque de manera muy uniforme. Los sensores del cabezal de aplicación controlan la altura exacta del cordón. Gracias a su séptimo eje de rotación, el robot se pega en un radio de 360 grados, sin tener que reorientar o interrumpir el cordón. Tan pronto como el robot ha completado su tarea, el trabajador calificado coloca el tanque en la carrocería del vehículo en la posición especificada.
Dürr ya ha vendido diez sistemas en el campo de la unión adhesiva y está trabajando en soluciones HRC para la unión adhesiva basada en robots de arandelas pequeñas y otros componentes.
Estudio de caso 2: Colaboración humano-robot durante el ajuste de faros.
Para reducir la tensión de los trabajadores, dos cobots KUKA LBR iiwa realizan la poco ergonómica tarea de ajustar las luces antiniebla en Ford. Paralelamente, los compañeros humanos pueden ajustar los faros principales.
La situación inicial En la industria automotriz, las luces antiniebla de los vehículos se han ajustado previamente manualmente por operadores humanos. Mientras está encorvado, el operador humano busca la abertura de difícil acceso para los tornillos de ajuste en el área del parachoques. Una vez que ha encontrado el tornillo de ajuste, coloca la herramienta sobre él con mucho cuidado sin dañar la abertura de ajuste del parachoques.
La solución Para proporcionar alivio al trabajador humano durante este trabajo ergonómicamente desfavorable y simultáneamente lograr una mejora del ajuste, Ford VOME (Vehicle Operation Manufacturing Engineering), Dürr Assembly Products y KUKA han desarrollado conjuntamente un concepto alternativo innovador para el proceso convencional como parte de una viabilidad. estudiar. La solución requería el uso del cobot KUKA LBR iiwa. El robot sensible ajusta las luces antiniebla de forma totalmente automática. Al hacerlo, los humanos y los robots trabajan en el mismo vehículo sin equipo de seguridad adicional.
Trabajo en equipo
Mientras el operador humano ajusta los faros convencionales, el cobot ajusta las luces antiniebla de difícil acceso. Dos robots ligeros ya están en uso en cuatro bancos de pruebas del sistema de asistencia al conductor / faros para el nuevo Ford Focus C519 en la planta de Ford en Saarlouis.
El secreto del concepto HRC
Con sus sensores de tamaño y par de articulación, el robot detecta el contacto de inmediato y reduce su nivel de fuerza y velocidad al instante. Estas características permiten trabajar con operadores humanos en espacios reducidos. Además, con su servocontrol de alto rendimiento, el cobot detecta los contornos rápidamente bajo control de fuerza. En combinación con un efector final especialmente desarrollado por Dürr (que consta de un sistema de cámara y un destornillador de ajuste), el robot coloca el destornillador de ajuste de acuerdo con las coordenadas del agujero adquiridas por el sistema de cámara. El propio tornillo de ajuste se encuentra aproximadamente a 80 mm detrás del orificio del parachoques. Gracias a movimientos sensibles, el cobot posiciona de manera óptima la herramienta de ajuste en la cabeza del tornillo.
La seguridad redundante la proporciona el pórtico de aluminio resistente y con capacidad HRC de Dürr Assembly Products, en el que el KUKA LBR iiwa se coloca en una instalación con conductor encima de la caja de recogida de luz directamente delante del faro que se va a ajustar. La ventaja aquí: se puede prescindir de un posicionamiento adicional del robot.
Estudio de caso 3: Uso de un cobot para instalar pozos de bombeo.
En el futuro, BSH Hausgeräte GmbH utilizará un flex FELLOW de KUKA para llevar a cabo la instalación de pozos de bombas en la línea de producción de lavavajillas.
La situación inicial
La fábrica de BSH Hausgeräte GmbH en Dillingen, Alemania, es la fábrica de lavavajillas más grande y moderna de Europa. Alrededor de 10.000 máquinas salen de la línea de producción todos los días en funcionamiento en dos turnos. Hay un total de siete líneas de producción para la fabricación de lavavajillas.
El atornillado de las cubiertas de la bomba en el lavavajillas es una tarea ergonómicamente inconveniente ya que el empleado tiene que inclinarse hacia la carcasa del lavavajillas para realizar la tarea. El asistente mecánico asume ahora este paso monótono en el proceso.
La tarea
Su contribución ya se ha probado con éxito durante varios meses como parte de un sistema piloto. Además de aliviar al operador humano de una tarea engorrosa, el robot también contribuye documentando su trabajo e indicando si los tornillos se han apretado correctamente o no.
La solución
El desafío clave al diseñar el sistema fue garantizar que la estación de trabajo manual permaneciera sin cambios y que la solución de automatización pudiera integrarse en la línea de ensamblaje existente. Sus capacidades sensibles y receptivas le permiten reconocer si, por ejemplo, un componente del pozo de la bomba no está colocado correctamente y luego lo presiona en su lugar.
Las ventajas de usar un cobot:
- Reducción de la carga de trabajo manual en una tarea ergonómicamente inconveniente
- Documentación automatizada de pasos de trabajo
- Indicación de la correcta operación de atornillado
Usando sus capacidades de respuesta, el cobot puede calibrarse de forma independiente en su estación de trabajo, usar un modo de ejecución de búsqueda para encontrar las posiciones de los tornillos, volver a aplicar presión al componente si no está correctamente posicionado y finalmente apretar los cuatro tornillos.
