Construir un robot industrial

Muchos de nosotros sólo conocemos los robots de las películas de ciencia ficción o los asociamos con electrodomésticos de cocina. Sin embargo, los robots industriales son actualmente máquinas sin las cuales es difícil imaginar una planta de producción moderna. El desarrollo de la tecnología ha hecho posible robots modernos Son cada vez más elegantes y permiten realizar diversos tipos de tareas, especialmente las muy precisas. Su funcionamiento no sería posible si no fuera por la cinemática, un campo de la física que permite describir el movimiento mutuo de los cuerpos. En este artículo introduciremos algunos de los conceptos más importantes relacionados con la cinemática de los robots industriales.

Robots industriales y sus aplicaciones.

Sin embargo, antes de pasar al tema de la cinemática, centrémonos en robots industriales, y más concretamente, qué son realmente y qué aplicaciones encuentran en el mundo moderno.

Un robot industrial es un dispositivo utilizado principalmente en diversos tipos de plantas de producción, donde la automatización de procesos es la clave para mejorar las operaciones. Gracias a dispositivos correctamente programados y adaptados a una línea de producción específica, es posible no sólo acelerar la producción, sino también hacerla repetible y extremadamente precisa, lo que se traduce en la calidad de los productos y una mayor eficiencia de las operaciones.

Los robots industriales se utilizan en diversas etapas de producción. Gracias al avance tecnológico, pueden realizar muchas actividades tediosas y repetitivas de las que hasta hace poco sólo los humanos eran responsables. Permiten, entre otros:

• almacenamiento y paletización;
• clasificación y embalaje;
• soldadura y soldadura;
• cuadro;
• corte;
• perforación;
• pegado;
• sistemas de montaje;
• realizando diversos tipos de inspecciones y mediciones.

Muchas de estas tareas requieren una precisión muy alta. Por tanto, la construcción de un robot industrial debe basarse en componentes y tecnologías adecuadas.

¿En qué consiste un robot industrial?

Un robot industrial es un sistema técnico que consta de una máquina universal y un sistema de control programable. La mayoría de las veces se trata de un brazo mecánico capaz de manipular con precisión y rapidez diversos objetos, incluso los más pesados.

Gracias a la combinación de un diseño de brazo adecuado y un control adecuado, el robot puede llegar a varios puntos del espacio de trabajo. Además, la interfaz situada en el extremo del brazo permite la conexión de varios tipos de herramientas (pinzas y otros actuadores). Se pueden utilizar, por ejemplo, para pintar, mover, cortar o realizar otras tareas. Esto, a su vez, ofrece posibilidades muy amplias en el uso de dicho dispositivo.

Gracias a las modernas soluciones tecnológicas, es posible determinar las direcciones de movimiento del brazo, la fuerza y precisión del manipulador e incluso el número de operaciones realizadas por el robot. Para que esto sea posible, es necesario aprovechar el potencial de la cinemática para el correcto funcionamiento de los dispositivos que automatizan los procesos productivos. Entonces, ¿qué es la cinemática y por qué es tan importante?

¿Movimientos del robot suaves y precisos? ¡Posible gracias a la cinemática!

La cinemática es una rama de la física y un campo que se ocupa del aspecto geométrico del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta su masa y las fuerzas que actúan sobre ellos. Para decirlo un poco más simple, es una ciencia que permite describir matemáticamente el movimiento de los componentes de los robots industriales. Gracias a él, es posible responder a la pregunta: "¿En qué posiciones deben estar los distintos accionamientos del robot para que la herramienta se encuentre en una posición determinada en el espacio?"

Cada manipulador industrial tiene su propia estructura, gracias a la cual es posible obtener una movilidad adecuada. Su parte más importante es la cadena cinemática, es decir, un conjunto de elementos conectados para formar un sistema de movimiento coherente. El movimiento es posible gracias al hecho de que existen conexiones móviles entre los miembros, la mayoría de las veces giratorias.

Cinemática directa e inversa.

Dentro de la cinemática, podemos distinguir dos tareas típicas: la tarea directa y la inversa. Una tarea sencilla pregunta dónde estará el efector final si las uniones de la cadena cinemática están en una posición específica. La solución a tal tarea es clara, lo que significa que la pinza siempre estará en el mismo lugar.

La tarea de la cinemática inversa es encontrar un sistema de posiciones de articulaciones individuales que coloque al efector en una posición determinada. En cinemática inversa, no existe una relación simple entre la posición de la pinza y la posición de una articulación específica. Por lo tanto, a diferencia del problema de la cinemática simple, este problema puede tener muchas soluciones, lo que se traduce en un mayor grado de complejidad de los cálculos.

Afortunadamente, el problema de realizar operaciones matemáticas precisas y software de control concierne sólo a aquellas personas que construyen robots desde cero. Los empresarios que utilizan robots industriales comprados en sus procesos no tienen que preocuparse mucho por los detalles de la implementación de algoritmos de control de robots. Sin embargo, ese conocimiento puede resultar útil para los programadores de robots industriales. Gracias a ello podrán afrontar mejor los problemas prácticos que se producen al implementar robots para realizar una tarea concreta.

Ventajas de utilizar robots industriales

El uso de robots en el proceso de producción ofrece muchos beneficios para los empresarios. Gracias a su estructura y algoritmos de control avanzados, brindan enormes oportunidades para las empresas fabricantes, brindando, entre otros:

• aumentar la precisión de las actividades realizadas y, por tanto, la productividad;
• lograr la repetibilidad de la producción, gracias a la cual cada producto tiene los mismos parámetros y propiedades;
• aceleración del proceso de producción en cada etapa: desde el almacenamiento de materiales, pasando por el corte, la pintura o el montaje, hasta el embalaje del producto;
• reducción de costos de producción;
• aliviar a los empleados de tareas tediosas y repetitivas, e incluso reemplazar personas en muchos puestos;
• aumentar la seguridad de la producción reduciendo o eliminando el trabajo humano en áreas potencialmente peligrosas;
• Libertad de programación y adaptación de actividades a un proceso productivo específico.

Todo esto hace robots industriales se están volviendo cada vez más populares y los empresarios están cada vez más dispuestos a utilizarlos para realizar el trabajo más complejo y lograr objetivos comerciales.