Si está leyendo esto, es probable que haya pasado demasiado tiempo solucionando problemas de planificación de rutas de robots colaborativos de seis ejes: observando cómo su robot desperdicia energía, pierde tiempos de ciclo o se atasca a mitad de una tarea porque su ruta del punto A al punto B es más un camino sinuoso que una ruta recta e inteligente. Como proveedor de estos pequeños caballos de batalla, he visto de primera mano cómo una mala planificación del camino puede acabar con un proyecto. Recibimos llamadas de fabricantes que pensaban que su CR920 tenía un rendimiento deficiente, solo para darse cuenta de que su trayectoria estaba optimizada para la "seguridad" en lugar de la velocidad y la eficiencia. Si está en ese barco, analicemos cómo optimizar realmente la planificación de la ruta del cobot de seis ejes sin complicarla demasiado.
Primero, dejemos algo claro: la planificación de rutas para cobots de seis ejes no se trata solo de llegar del punto X al punto Y. Se trata de tener en cuenta cada articulación, carga útil y variable de entorno que hace que su cobot sea único. A diferencia de los robots industriales que viven en jaulas, los robots colaborativos tienen que trabajar alrededor de humanos, piezas y, a veces, equipos existentes, por lo que la optimización debe equilibrar la velocidad, la seguridad y el uso de energía. Yo diría que el mayor error que veo que cometen los clientes es utilizar de forma predeterminada la ruta integrada del cobot en lugar de modificarla para su tarea específica. Por ejemplo, una tarea de recoger y colocar que funciona muy bien en un simulador podría convertirse en un desastre lento y con mucha energía en el taller porque no se ajustó a la carga útil de 5 kg de las piezas que está moviendo.
Comencemos con lo básico: ajuste de parámetros cinemáticos. Los cobots de seis ejes tienen seis articulaciones, cada una con su propio rango, límite de velocidad y aceleración. Si solo usa los límites conjuntos predeterminados, está dejando el rendimiento sobre la mesa. La mayoría de los controladores de cobot le permiten ajustar la "escalada de velocidad conjunta" y el "suavizado de aceleración", pero la mayoría de la gente lo configura y lo olvida. Aquí está la cuestión: una mayor aceleración no siempre es mejor. Si su camino tiene curvas cerradas, acelerar demasiado puede hacer que el robot se sacuda, lo que no solo desperdicia energía sino que también daña las articulaciones con el tiempo. Hemos tenido clientes que redujeron el tiempo de su ciclo en un 15 % simplemente marcando la aceleración por articulación en lugar de utilizar una configuración global. Para los cobots de la serie CR (como elRobot colaborativo CR1400), esto supone un cambio radical porque su diseño cinemático permite que las articulaciones individuales se muevan de forma independiente sin sacrificar la estabilidad general. El cuadro liviano de la CR1400 está diseñado para ese tipo de ajuste, por lo que no tienes que sacrificar la fuerza para lograr un mejor flujo de trayectoria.
A continuación: evitación de obstáculos que realmente funciona (no, no es la configuración básica). Muchos de los peores momentos de la planificación de rutas de los cobots provienen de la "parada aleatoria" cuando el robot cree que está cerca de un humano o se estrella contra una parte oculta de su máquina. Los algoritmos genéricos para evitar obstáculos son válidos para todos, pero si asigna su espacio de trabajo correctamente, puede optimizar las rutas para evitar obstáculos de manera proactiva en lugar de reaccionar ante ellos. He aquí cómo: utilice el mando de aprendizaje de su cobot para registrar todos los obstáculos fijos (cintas transportadoras, estaciones de trabajo e incluso cables de alimentación) en el espacio de trabajo. La mayoría de los controladores cobot de seis ejes modernos le permiten importar este mapa, de modo que el planificador de ruta pueda calcular una ruta que salte esos obstáculos antes de que el robot comience a moverse. Para obstáculos dinámicos (como un humano trabajando cerca), establezca una zona de seguridad personalizada; en lugar de una burbuja de 1 m alrededor de todo el robot, cree una zona más pequeña cerca del punto de la herramienta donde ocurre el contacto real. De esa manera, el robot no reduce la velocidad cuando un humano se encuentra a 2 m de distancia, lo que mantiene alta la eficiencia del camino sin comprometer la seguridad. Hemos visto que esto funciona especialmente bien con los modelos de ahorro de energía, como elRobot colaborativo CR920 de ahorro de energía, porque evitar paradas innecesarias reduce el consumo de energía. El diseño del motor del CR920 está diseñado para reducir la energía inactiva, de modo que cuando su camino evite paradas repentinas, obtenga aún más ahorros.
Luego está la planificación del movimiento para la carga útil y las herramientas. Este es un punto ciego muy común. La ruta de su cobot cambia completamente dependiendo de la herramienta que sostiene y del peso de la carga útil. Por ejemplo, una pinza de 2 kg cambia el centro de gravedad (CoG) del efector final, lo que significa que las articulaciones tienen que trabajar más para moverse. Si no actualiza el planificador de ruta con ese nuevo CoG, obtendrá un movimiento desigual, un mayor uso de energía e incluso una precisión reducida. La solución es simple: cuando cambia de herramientas o cargas útiles, ejecute una calibración CoG rápida en el cobot. La mayoría de los modelos de seis ejes, como elRobot colaborativo CR620 de ahorro de energía, tiene una función de calibración de un toque para esto. Tuvimos un cliente que cambió entre una pinza de vacío de 3 kg y una pinza mecánica de 5 kg y vio cómo su tiempo de recorrido aumentaba en un 20 %, hasta que realizaron una calibración CoG. De repente, su camino se suavizó, el uso de energía disminuyó y no tuvieron que volver a enseñar todos los puntos de referencia. La capacidad de carga útil flexible del CR620 lo hace perfecto para este tipo de cambios rápidos, por lo que optimizar las rutas para diferentes herramientas no parece una tarea ardua.
Espera, hablemos de suavidad. No, no me refiero a conducir por una carretera lisa, me refiero a la trayectoria del camino. Los cobots de seis ejes se mueven en trayectorias lineales o basadas en articulaciones, pero las trayectorias lineales (que se mueven en línea recta de un punto a otro) son mucho más eficientes sólo si no requieren giros bruscos de las articulaciones. Las rutas basadas en articulaciones pueden parecer aleatorias, pero a menudo dan como resultado un movimiento más suave porque priorizan el rango natural de cada articulación. Los peores caminos son aquellos que cambian entre movimiento lineal y articular a mitad de la tarea, lo que hace que el robot se tambalee. La mayoría de los controladores tienen una configuración de "suavizado de trayectoria" que le permite ajustar qué tan cerca el robot sigue los puntos de referencia. Si lo pones demasiado alto, tendrás caminos irregulares; demasiado bajo, agregará distancia innecesaria al camino. Recomendamos configurarlo en un valor entre 5 y 15 % para la mayoría de las tareas, pero pruébelo con su cobot específico. Para alcances más largos, como elRobot colaborativo CR1600, suavizar la trayectoria es muy importante porque el brazo más largo es más propenso a tambalearse si los caminos son irregulares. El alcance extendido del CR1600 está diseñado para mantener la estabilidad incluso en caminos suaves y optimizados, por lo que no tiene que preocuparse por la precisión al ajustar esa configuración.
Otro truco subestimado: utilizar la simulación antes de la implementación. Lo sé, lo sé: "¡la simulación lleva tiempo!" Pero, ¿cuánto tiempo dedicas a arreglar un camino que no funciona en el suelo? La mayoría de los proveedores de cobots de seis ejes ofrecen herramientas de simulación que le permiten ingresar su espacio de trabajo, carga útil y tareas, y luego probar diferentes planes de ruta sin mover una sola pieza. Esto le permite detectar colisiones, ineficiencias o articulaciones sobrecargadas incluso antes de desembalar el robot. Por ejemplo, si está configurando una tarea de soldadura, la simulación puede mostrarle que una ruta específica ejercerá demasiada presión sobre la unión 3, por lo que puede ajustar los puntos de referencia de antemano en lugar de solucionar el problema el primer día. Hemos visto a clientes reducir su tiempo de implementación en un 30 % simplemente usando la simulación, y para tareas de gran volumen, eso equivale a dinero real. ElRobot colaborativo CR1300Se integra perfectamente con el software de simulación más común, por lo que puede modificar las rutas directamente desde su computadora incluso antes de que llegue el robot.
Ahora, abordemos específicamente la optimización de la energía, porque ese es un gran punto de venta para nuestros cobots, y la planificación de rutas es la forma más fácil de reducir el uso de energía. Hemos medido que una mala planificación de rutas puede hacer que un cobot de seis ejes utilice un 30% más de energía de la necesaria. ¿Cómo? Al tener paradas innecesarias, giros bruscos o movimientos articulares ineficientes. Las soluciones de las que hablamos anteriormente (caminos más suaves, evitación de obstáculos, calibración CoG) reducen directamente el uso de energía. Por ejemplo, nuestros modelos de ahorro de energía (CR920 y CR620) tienen motores que se adaptan a la carga, de modo que cuando su camino está optimizado, los motores no trabajan más de lo necesario. Es por eso que estos modelos son tan adecuados para los fabricantes pequeños y medianos que desean ahorrar en costos de mano de obra y energía. Si busca reducir los costos operativos, optimizar la planificación de rutas es el primer paso, y nuestras líneas de ahorro de energía lo hacen aún más fácil.
Espera, seamos realistas: ¿qué pasa con los errores comunes que comete la gente? He visto a clientes intentar optimizar rutas manualmente moviendo cada punto de ruta 1 cm, y eso funciona para tareas simples, pero para tareas complejas (como empaquetar o ensamblar), es una pérdida de tiempo. Otro error: ignorar los algoritmos de planificación de rutas integrados en el cobot. No, no es necesario codificar una ruta personalizada desde cero. La mayoría de los cobots modernos de seis ejes tienen planificadores de ruta avanzados que pueden adaptarse, pero hay que proporcionarles los datos correctos. Por ejemplo, si no ingresa el peso real de su carga útil, el planificador de ruta establecerá de manera predeterminada una configuración de peso más baja, lo que generará un movimiento ineficiente. Además, no olvide actualizar la planificación de su ruta cada vez que cambie su flujo de trabajo. Si reorganiza sus estaciones de trabajo o cambia las piezas que está moviendo, el camino anterior ya no funcionará. Recomendamos realizar una verificación de ruta cada 3 meses o después de cualquier cambio importante en su espacio de trabajo o tareas.
Entonces, juntándolo todo: optimice los parámetros cinemáticos, mapee obstáculos de manera proactiva, calibre CoG para carga útil/herramientas, use trayectorias suaves, pruebe en simulación y ajuste el uso de energía. No es ciencia espacial, pero sí es necesario prestar atención a los pequeños detalles de su cobot y su tarea específicos. Si todavía tiene dificultades o está buscando un nuevo robot colaborativo de seis ejes diseñado para una fácil optimización, tenemos una gama de modelos diseñados para diferentes necesidades. Ya sea que necesite una opción compacta que ahorre energía para espacios de trabajo pequeños o un modelo de largo alcance para tareas más grandes, nuestra línea de cobots de seis ejes está diseñada para hacer que la planificación de rutas sea más simple y eficiente. Hemos pasado años perfeccionando estos modelos para equilibrar la velocidad, la seguridad y la facilidad de uso, de modo que no tenga que sacrificar el rendimiento para obtener un cobot que funcione para su negocio.
Si está listo para dejar de lidiar con caminos lentos que desperdician energía y comenzar a aprovechar al máximo su robot colaborativo de seis ejes, podemos ayudarlo. Nuestro equipo ha trabajado con cientos de fabricantes para optimizar la planificación de rutas para todo tipo de tareas, desde la recogida y colocación hasta el montaje y el embalaje. Podemos responder sus preguntas, guiarlo a través de las mejores configuraciones para su modelo específico o incluso ayudarlo a elegir el cobot adecuado para sus necesidades. Comuníquese con nosotros hoy para iniciar la conversación: hagamos que su cobot trabaje de manera más inteligente, no más intensa.
Referencias
- Billard, A., Kragic, D. (2019). Tendencias y desafíos en la manipulación de robots. Robótica científica, 4(34), eau8414.
- Asociación de Robótica Colaborativa. (2022). Mejores prácticas de planificación de rutas para cobots de seis ejes. Informe Técnico de la Industria.
- Liu, H., et al. (2021). Planificación de rutas energéticamente eficientes para robots industriales: una revisión sistemática. Revista de fabricación inteligente, 32(5), 1345-1362.
- Robótica ABB. (2023). Optimización cinemática del robot colaborativo de seis ejes. Guía técnica del producto.
