Fabricantes de robots: precisión, vibración y tiempo de ciclo

La precisión absoluta no alcanza para la tarea y la calibración es manual

Qué ocurre. Un robot repite bien, pero no llega exactamente a un punto programado. Las longitudes reales de los eslabones, los desfases de las articulaciones y la holgura de los reductores difieren un poco del modelo, así que la punta queda algo desviada. Para tareas precisas, la celda se enseña punto a punto o se calibra a mano.

Qué cuesta. Retrabajo, puntos enseñados que hay que rehacer tras cada cambio y tareas que no pueden encargarse a un robot porque no es lo bastante preciso.

Por qué la solución habitual no funciona. Los brazos más rígidos y pesados cuestan velocidad. Un seguidor láser una vez en la fábrica es preciso y debe repetirse cada vez que se cambia algo.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de posiciones medidas frente a las ordenadas en un conjunto de poses identifico los parámetros cinemáticos y compruebo cuánto error elimina un modelo mejor. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué precisión se puede alcanzar con su robot.

Más información: Regulación de precisión para robots y máquinas herramienta

Hay equipos de mecánica y de electrónica, pero ningún responsable de regulación

Qué ocurre. Una empresa emergente de hardware tiene diseñadores mecánicos e ingenieros electrónicos, y la regulación la escribe quien tenga tiempo. Nadie es responsable del tema: el ajuste se hace a ojo y no existen modelos.

Qué cuesta. Retrasos del producto, prototipos que se comportan peor de lo que prometía el diseño e inversores que preguntan cuándo funcionará.

Por qué la solución habitual no funciona. Contratar a un responsable lleva meses y cuesta un sueldo alto antes de que exista el producto. Un estudiante o un generalista puede escribir un regulador, pero no asumir la responsabilidad de un diseño robusto.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos del prototipo, el diseño mecánico y el código en uso compruebo qué arquitectura de regulación conviene al producto y qué falta. El diagnóstico remoto a precio fijo le da un plan y una lista de lo que haría primero un responsable interino.

Los brazos se flexionan a pleno alcance

Qué ocurre. Un robot mayor con gran alcance y carga pesada es más flexible. Con el brazo extendido del todo, este se curva y oscila tras cada movimiento, y la punta llega más tarde de lo que cree el regulador.

Qué cuesta. Precisión y velocidad perdidas, porque el robot debe esperar a que cese la oscilación. Cuanto mayor es el alcance, mayor es la pérdida.

Por qué la solución habitual no funciona. Una estructura más rígida cuesta peso, material y energía. Ralentizar el brazo es la salida fácil y desperdicia la capacidad de los accionamientos.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de datos de articulaciones y motores y de unos pocos movimientos de prueba identifico un modelo de cuerpo flexible y compruebo cuánto amortiguamiento y compensación podría añadir el regulador. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué ganancia es realista para su brazo.

Más información: Regulación de precisión para robots y máquinas herramienta

Los robots siguen las trayectorias con errores a velocidad

Qué ocurre. A baja velocidad la punta sigue la trayectoria programada. Al subir la velocidad se cortan las esquinas, los círculos se vuelven óvalos y la trayectoria se hunde. Sufren el encolado, la soldadura y el corte.

Qué cuesta. Cordones en el sitio equivocado, piezas que requieren retrabajo y una velocidad limitada por la calidad de la trayectoria y no por los accionamientos.

Por qué la solución habitual no funciona. Reducir la velocidad es la cura que cuesta tiempo de ciclo. Enseñar la trayectoria corregida a mano funciona para un programa y un robot.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de registros de trayectoria a varias velocidades (ordenada y medida) identifico el error de seguimiento y compruebo cuánto podría eliminar un seguimiento de trayectoria basado en modelos. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué precisión de trayectoria cabe esperar a velocidad.

Más información: Precisión de contorno frente a velocidad

Las cargas desconocidas degradan la regulación

Qué ocurre. El regulador supone una carga. Cuando la herramienta o la pieza pesa más o menos, o el centro de gravedad es distinto, el robot vibra, se pasa o se desvía. Los usuarios cambian de herramienta y de producto a menudo y no introducen los valores correctos.

Qué cuesta. Vibración y desgaste, disparos por sobrecarga y una precisión que depende de que los datos de la carga sean correctos.

Por qué la solución habitual no funciona. Pedir a los usuarios que introduzcan la carga es propenso a errores. Ajustar para la carga más pesada deja al robot torpe con las ligeras.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los pares de las articulaciones y los movimientos durante un breve movimiento de prueba compruebo si la carga puede estimarse automáticamente y la regulación adaptarse. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice con qué eficacia funciona esto en su robot.

Más información: Regulación que se adapta a la deriva y al desgaste

Los brazos largos y ligeros vibran

Qué ocurre. Los brazos ligeros son rápidos y baratos en energía, pero son elásticos. Tras cada parada rápida el brazo sigue oscilando, y la vibración se nota en la herramienta.

Qué cuesta. Tiempo de ciclo perdido esperando a que se apague la vibración y desgaste de los reductores por las sacudidas.

Por qué la solución habitual no funciona. Los filtros de muesca sirven para una postura y una carga. El amortiguamiento mecánico añade peso, lo que anula el diseño ligero.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de mediciones de vibración en varias posturas identifico un modelo de cuerpo flexible y compruebo con qué eficacia puede funcionar el amortiguamiento en el regulador por todo el espacio de trabajo. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué cabe esperar.

Más información: Regulación de precisión para robots y máquinas herramienta

Los movimientos del robot no son óptimos en tiempo

Qué ocurre. Los movimientos se programan punto a punto con velocidades y aceleraciones por defecto, muy por debajo de lo que podrían dar los accionamientos. El programador elige valores seguros porque no se le muestran los límites reales.

Qué cuesta. Un tiempo de ciclo mayor del necesario en cada pieza, lo que significa menos piezas por hora o un robot más del necesario.

Por qué la solución habitual no funciona. Subir la velocidad a mano encuentra un límite por ensayo y error y rara vez halla la mejor combinación para todo el movimiento. Los planificadores estándar no usan los límites reales de par.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del modelo del robot, los límites de los accionamientos y los programas de movimiento compruebo cuánto más cortos podrían ser los movimientos si se planificaran dentro de los límites verdaderos. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué ganancia de tiempo de ciclo es realista.

Más información: Trayectorias óptimas y planes de valores de consigna

Los robots se mueven sin eficiencia

Qué ocurre. Un robot llega al mismo punto por muchas trayectorias, con muchas velocidades y posturas. La programada rara vez es la que menos energía usa. Los motores trabajan contra la gravedad y frenan contra muelles.

Qué cuesta. Energía para un movimiento que podría evitarse, calor en motores y accionamientos y una celda que necesita más refrigeración y una alimentación mayor de la necesaria.

Por qué la solución habitual no funciona. Los operarios optimizan el tiempo de ciclo, no la energía. Los modos de ahorro de energía del controlador apagan el robot cuando espera, pero no cambian el movimiento.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de potencia del robot y de su modelo compruebo cuánta energía ahorraría otra trayectoria, postura o temporización sin cambiar el ciclo. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué cabe esperar para su celda.

Más información: Control predictivo económico

La regulación de fuerza se vuelve inestable en piezas rígidas

Qué ocurre. Cuando el robot presiona, esmerila o inserta, regula la fuerza de contacto. En una pieza blanda es tranquilo. En una pieza rígida, la misma ganancia hace que el contacto rebote y que la fuerza oscile.

Qué cuesta. Piezas y herramientas dañadas, trabajo rechazado y velocidades de contacto lentas y cautelosas. Los programas se escriben de nuevo para cada material nuevo.

Por qué la solución habitual no funciona. Bajar la ganancia vuelve torpe la regulación. Un valor ajustado para una rigidez falla con la pieza siguiente.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de registros de fuerza y posición durante el contacto identifico la rigidez de contacto y compruebo cómo una regulación que conoce el modelo mantiene estable la fuerza en todos los materiales. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué cabe esperar.

Más información: Regulación de precisión para robots y máquinas herramienta

Los robots mantienen velocidades prudentes cerca de personas y obstáculos

Qué ocurre. Un robot que comparte espacio con personas u obstáculos móviles frena mucho antes de cualquier peligro, porque no sabe qué harán los demás. Sigue lento incluso cuando el espacio a su alrededor está libre.

Qué cuesta. Rendimiento perdido en cada ciclo y celdas que no pueden usarse a la velocidad que permiten sus accionamientos.

Por qué la solución habitual no funciona. Una distancia de seguridad fija es sencilla de certificar y cuesta velocidad en todas partes. Una zona de seguridad mayor agranda la celda.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de la disposición de la celda, los ajustes de seguridad y los registros de movimientos compruebo cómo un planificador que tenga en cuenta la incertidumbre sobre los demás podría mantener la seguridad y ganar velocidad. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué aumento de rendimiento cabe esperar.

Más información: Evitación de obstáculos con incertidumbre

La regulación se prueba solo en hardware

Qué ocurre. El nuevo software de regulación va directamente al robot. Cada cambio se prueba en el brazo real, que otros también necesitan. Un error puede significar una colisión, un reductor roto o una herramienta dañada.

Qué cuesta. Daños en el hardware, días de espera por el robot y errores descubiertos tarde, cuando son caros.

Por qué la solución habitual no funciona. Probar en una simulación sencilla oculta los efectos de contacto y de rozamiento, de modo que el equipo no confía en ella. Hardware de repuesto para todos es caro.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las hojas de datos del robot y de unas pocas mediciones compruebo qué calidad debe tener un modelo de simulación para detectar la mayoría de los errores antes de llegar al hardware y qué cuesta construirlo. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si compensa probar primero en simulación.

Los algoritmos son demasiado pesados para el controlador del robot

Qué ocurre. Existen mejores métodos de regulación sobre el papel, pero son demasiado lentos para el controlador del robot dentro del tiempo de ciclo. El equipo los simplifica hasta que caben.

Qué cuesta. Una regulación más simple de lo que el robot podría aprovechar, precisión y velocidad perdidas y una nueva generación de hardware frenada por el software antiguo.

Por qué la solución habitual no funciona. Un ordenador más rápido añade coste y una plataforma nueva. Simplificar un algoritmo a mano cuesta las ventajas que lo hacían atractivo.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de la especificación del controlador, los tiempos de ciclo y el algoritmo compruebo cómo una forma reducida puede ejecutarse en tiempo real y qué pierde. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué cabe en su hardware.

Más información: Control predictivo en hardware embebido

El desgaste de reductores y articulaciones pasa inadvertido hasta que el robot se para

Qué ocurre. Los reductores y las articulaciones se desgastan despacio. La holgura crece, el rozamiento cambia y aparece ruido. El robot sigue trabajando hasta que falla una articulación, a menudo en una línea de producción en marcha.

Qué cuesta. Paradas no planificadas, una reparación de urgencia y piezas que no están en almacén. La celda tiene que pararse en mal momento.

Por qué la solución habitual no funciona. Cambiar los reductores por horas de funcionamiento es demasiado pronto para la mayoría y demasiado tarde para algunos. Escuchar el ruido depende de la persona que pasa.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las corrientes de los motores, las posiciones y las temperaturas que el controlador ya registra compruebo si pueden verse los cambios de rozamiento y de holgura y programarse una sustitución. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice con cuánta antelación lo muestran las señales.

Más información: Medidas calculadas

Los conceptos de accionamiento y el dimensionado de motores de robots de automatización de laboratorio se basan en reglas empíricas

Qué ocurre. Los robots de automatización de laboratorio mueven cargas pequeñas muy deprisa y con frecuencia, y deben ser silenciosos y precisos. El motor, el reductor y el regulador se eligen con una regla empírica y después se ajustan en el banco.

Qué cuesta. Accionamientos demasiado grandes o demasiado pequeños, más calor del previsto y ciclos de ajuste que retrasan el producto.

Por qué la solución habitual no funciona. Los valores de catálogo son para un servicio típico, no para este perfil de movimiento. Probar varios tamaños de motor cuesta prototipos.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los perfiles de movimiento previstos, las cargas y los datos del motor compruebo con un modelo qué motor y qué reductor cumplen el perfil con margen y cómo debe ajustarse la regulación. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si bastaría un accionamiento más pequeño.

Más información: Regulación predictiva de accionamientos

Es difícil contratar regulación avanzada de robots, calibración y procesamiento de señales

Qué ocurre. Un fabricante de robots necesita mejores reguladores, rutinas de calibración y procesamiento de señales para sus sensores. Las personas que dominan las tres cosas son pocas, y los puestos siguen vacantes.

Qué cuesta. Funciones que esperan en la hoja de ruta, las mismas personas cargando con todos los proyectos y una calidad del robot por detrás de lo que podría dar el hardware.

Por qué la solución habitual no funciona. Un desarrollador de software general no tiene la formación. La capacitación lleva más tiempo que un ciclo de producto.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del código de regulación, los procedimientos de calibración y los datos de los sensores compruebo dónde aportarían más la identificación y la regulación basada en modelos y qué parte puede hacerse fuera del equipo. El diagnóstico remoto a precio fijo le da un plan por partes.

Más información: Regulación de precisión para robots y máquinas herramienta

Los modelos de robot para simulación necesitan parámetros físicos que nadie ha ajustado

Qué ocurre. Una simulación de un robot es tan buena como sus masas, rozamientos y rigideces. Estos proceden de planos y valores por defecto, y el robot simulado se comporta de forma distinta del real.

Qué cuesta. Resultados de simulación en los que no se confía, métodos de aprendizaje entrenados con un modelo que no coincide y una brecha que aparece cuando el código pasa al robot real.

Por qué la solución habitual no funciona. Ajustar parámetros a mano hasta que las gráficas se parecen sirve para un movimiento. Un modelo sacado de los planos da masas, pero no rozamiento.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de registros de movimiento del robot real identifico los parámetros con los que el modelo los reproduce y compruebo hasta dónde puede confiarse en el modelo. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si sus registros bastan.

Más información: Cálculo de estados no medidos para la regulación