Desarrollo de la colaboración entre personas y robots para el conformado de piezas de materiales compuestos
El conformado de fibras de carbono o vidrio es un proceso industrial que implica la superposición en capas de estas fibras que, a continuación, se deforman para ajustarse a la geometría tridimensional (3D) de un molde. Cerca de un tercio de todas las piezas de fibra de carbono se producen con este proceso, cuyo uso está muy extendido en las industrias automovilística, aeroespacial, eólica y deportiva. Unas cuatro mil empresas europeas utilizan esta técnica. Sin embargo, resulta difícil garantizar la precisión del conformado con respecto a la posición y la orientación de las fibras, al tiempo que se evita la formación de arrugas. «El principal escollo surge del hecho de que los tejidos de fibra de carbono son planos, mientras que las piezas tienen una geometría 3D compleja», explica Christian Eitzinger(se abrirá en una nueva ventana), director del Departamento de Visión Artificial de PROFACTOR(se abrirá en una nueva ventana) (Austria). «Imagínese envolver una esfera en un trozo de papel: es imposible hacerlo sin crear arrugas», agrega Eitzinger. El tejido de fibra de carbono puede adaptarse a esas geometrías mediante la modificación interna de sus ángulos. No obstante, controlar cómo cambian los ángulos constituye uno de los principales retos del conformado, ya que influye de forma notable en el rendimiento mecánico. En el proyecto DrapeBot(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, los investigadores desarrollaron DrapeBot: un nuevo robot que ayuda a los trabajadores durante el proceso de conformado. El robot ayuda a transportar grandes láminas de material y efectúa el conformado en las zonas de baja curvatura, mientras que una persona se encarga de las zona de alta curvatura, mucho más complejas. «Hay pruebas fehacientes de que la tecnología tiene ventajas», comenta Eitzinger. «Ahora es necesario que los socios del proyecto encargados de desarrollar las tecnologías le den publicidad».
Desarrollo de la colaboración entre personas y robots
DrapeBot es un sistema de brazo robótico con una gran pinza deformable para transportar y manipular materiales. Se diseñó teniendo en cuenta la colaboración entre personas y robots, y está equipado con una variedad de instrumentos para favorecer esa colaboración, entre los que se incluyen sensores para el control de calidad y localizar a los trabajadores, así como una tecnología de percepción humana basada en inteligencia artificial para identificar los movimientos de estos. «Todos esos instrumentos se desarrollaron en paralelo y se integraron en tres ocasiones en el proyecto a fin de comprobar su rendimiento en la aplicación concreta», explica Eitzinger. «Los resultados de esas pruebas integradas se utilizaron después para identificar cualquier problema pendiente y resolverlo en la siguiente fase del proyecto». El tamaño de los robots planteaba riesgos de que se produjeran desperfectos importantes o lesiones de consideración, por ejemplo, para el investigador que colaboraba con el robot. De modo que el equipo también elaboró normas para hacer frente a estas situaciones. «Por suerte, nunca tuvimos que hacer uso de esas normas: aparte de algunos arañazos en uno de los robots, no se produjeron desperfecto o lesiones», observa Eitzinger.
Mejoras frente al conformado hecho solo por personas
Las pruebas exhaustivas se llevaron a cabo instalando la celda de trabajo robotizada en las instalaciones de los usuarios finales, que forman parte del consorcio del proyecto junto con proveedores de tecnología industrial. Durante el proyecto, los investigadores efectuaron una evaluación detallada de los resultados de DrapeBot en relación con el conformado hecho solo por personas. En este sentido, se logró una mejora de hasta el 47 % en la productividad, que se midió en términos de costes de proceso.
Trabajo en pos de nuevos prototipos y escalas
El equipo trabajará ya en la aplicación preliminar de prototipos que incluyan algunas de las herramientas tecnológicas desarrolladas en el marco del proyecto. «Ahora está en manos de los usuarios finales del proyecto definirlo y seguir adelante», agrega Eitzinger. «A partir de la aplicación de ese prototipo, será posible su escalado».
