Robots de estructura flexible: Análisis, modelado y diseño de controladores

Abstract

Las plantas industriales de producción actuales se han vuelto cada vez más adaptables, bien porque los productos se actualizan más frecuentemente, o bien para obtener una personalización a requerimiento de la demanda del consumidor. Consecuentemente, las líneas de producción requieren cambios rápidos, simples y económicos, para minimizar retrasos de producción o incremento de costos que se trasladarían al producto final [1]. Es ahí donde la robótica industrial aventaja a otras formas de automatización, porque precisamente los robots tienen la capacidad de adaptarse a modificaciones de las tareas que ejecutan, realizando cambios únicamente en su programación [2].De la misma manera, en los últimos años los robots se han integrado en aplicaciones que incluyen fusión de capacidades de sensado para facilitar la adaptabilidad. Los sensores dotan de cierta inteligencia al robot, para que esa adaptación a los cambios en su entorno de trabajo sea total o parcialmente automática. Si bien la integración de sensado en nuevas aplicaciones era baja a comienzos del milenio [3], esa tendencia se ha revertido en la actualidad por las mejoras de prestaciones y reducción de precios de los sensores, hasta casi no haber nuevas aplicaciones robotizadas sin algún tipo de sensado incorporado [4].La adaptabilidad requerida para la producción también hace necesaria la incorporación de robots a instalaciones para trabajo conjunto con personas, y eso ha obligado a modificar el diseño de los robots para garantizar que la interacción sea segura. La necesidad de trabajo colaborativo humanos-robot introdujo el modelo de robots colaborativos o cobots industriales.Los cobots se diseñan con diversas características técnicas en busca de asegurar que los riesgos en el contacto directo con humanos o con objetos que lo rodean sean minímos. Entre esas características se encuentran la construccion con materiales ligeros, bordes redondeados, pieles y sensores adicionales,de cierta manera cualidades que limitan los riesgos en caso de contacto. Eluso de materiales ligeros y deformables para la construcción de la estructura del cobot implica que la masa en movimiento es menor (que en el caso de robots) y que existe acomodamiento pasivo. Por consiguiente las posiblesconsecuencias de un choque son menores y la interacción humanomáquina es también más segura [5]. Asimismo, al poseer eslabones ligeros, se requiere menor consumo y actuadores más pequeños. Esta liviandad contribuye a que los cobots puedan ser fácilmente reubicados dentro de la planta industrial de acuerdo a la aplicación a realizar, y liberar el espacio cuando no sean usados.Por otro lado, los cobots han incorporado técnicas de programación sencillas que pueden ser realizadas sin recurrir a expertos, con programación por enseñanza o demostración - moviendo al robot manualmente- o mediante interfaces gráficas intuitivas [6] [7]. Además los cobots se pueden usar para automatizar partes de una línea de producción con cambios mínimos en el resto de la línea, proporcionando a los fabricantes pequeños y medianos, un punto de entrada económicamente viable para la automatización robótica [5].Todos estos factores mencionados redundan en que la robotización industrialutilizando cobots sea, en general, más económica.