Robótica para Todos: Enseñar a Robots sin Saber Programar

Actualmente, no es posible imaginar el entorno industrial sin robots. Se han convertido en la columna vertebral de la fábrica inteligente. Sin embargo, cada vez más, estos ayudantes digitales pueden encontrarse en otros entornos. La empresa Wandelbots ha desarrollado una solución para que el uso de robots pueda ser de interés para pequeñas y medianas empresas. Su objetivo es hacer la robótica accesible a una amplia gama de usuarios de forma que pueda ayudar en múltiples niveles y sectores industriales, usándola de forma creativa y productiva.

Un ejemplo es el que ha ocurrido durante la pandemia. Muchos laboratorios están alcanzando sus límites de capacidad, el personal está sobrecargado, los procesos se ralentizan y los resultados se retrasan. En estos casos se necesitan soluciones robóticas especiales para realizar trabajos rutinarios como el pipeteo. Esto liberaría al personal científico para otros procesos más exigentes, como la evaluación de pruebas.

Democratizar la Robótica

Wandelbots fue fundada en diciembre de 2017 por siete miembros del personal científico de la Facultad de Ciencias de la Computación de la Universidad Politécnica (Technische Universität) de Dresde (Alemania) con el objetivo de democratizar la programación de robots. Desde su sede en Dresde, el equipo de Wandelbots atiende a clientes de toda Europa y actualmente está trabajando para ampliar su alcance a empresas de Asia y América que han mostrado interés. En Wandelbots trabajan alrededor de 110 empleados de 14 países mano a mano en varias soluciones relacionadas con la robótica.

Actualmente, la programación de robots es muy compleja, costosa y requiere mucho tiempo. Además, hay escasez de trabajadores cualificados en ese campo. Para solucionarlo, Wandelbots ha creado un sistema de programación de robots innovador e intuitivo que permite incluso a los no programadores aprender a programar robots. Se trata de un sistema de programación de robots que utiliza una aplicación de software y un dispositivo especial de enseñanza, el TracePen, para implementar o modificar procesos del robot de manera fácil y flexible.

El TracePen captura los movimientos que luego hará el robot

Aplicación Universal para Robots

El TracePen es el último producto del think tank de Dresde cuyo objetivo es permitir que la robótica pueda ser utilizada en una amplia gama de aplicaciones y escenarios en diferentes industrias. La solución fue desarrollada específicamente para cumplir los requisitos de pequeñas y medianas empresas y se puede utilizar de forma eficaz y flexible sin disponer de conocimientos especializados. Este dispositivo portátil se presentó en la feria GIFA de Düsseldorf en junio de 2019.

Esta plataforma de enseñanza robótica no es un sistema auto-contenido y homogéneo. Al contrario, la solución soporta numerosos robots y sus lenguajes de programación. Esto lo confirma el ingeniero Patrick Grosa, Responsable de Aceleración de Negocios de Wandelbots: “Eso es exactamente lo revolucionario de la solución. Hasta ahora, los robots estaban en sistemas cerrados con un lenguaje de programación propia para desarrollar tareas específicas. La reprogramación a nuevos procesos era costosa, lenta y por lo general solo la realizaban especialistas.”

El empleado puede configurar el robot de forma rápida y sencilla

Aquí es donde entra Wandelbots con su solución. El uso de la plataforma Wandelbots de aplicación universal hace posible que casi cualquier empleado pueda configurar un robot para una nueva tarea en el menor tiempo posible, efectuar la reprogramación necesaria y leer los datos del robot, independientemente del lenguaje de programación. La interacción con el robot, la aplicación intuitiva y el dispositivo de enseñanza simplifica la programación. Esto aumenta la flexibilidad y la productividad y reduce los costos.

Instalación de la Solución

La solución se instala en varias fases, la primera de las cuales es la instalación del hardware. El hardware se compone de las estaciones de seguimiento, el TracePen, la tablet y el PC industrial. A continuación, la plataforma Wandelbots se conecta al PC industrial, que está conectado al controlador del robot como centro de control del TracePen.

El TracePen con diferentes accesorios para captura de movimientos

Con el apoyo de las estaciones de seguimiento, el TracePen se calibra durante la segunfa fase. En este proceso, el lápiz se fija a un soporte previsto para este fin en el respectivo robot. Dependiendo del robot, existen diferentes soportes. La calibración a través de patrones de luz infrarroja es completamente automática y se completa en menos de 30 segundos.

Soporte de fijación al robot donde se inserta el TracePen

Esta solución se puede utilizar en muchas industrias donde las tareas monótonas y rutinarias deben ser realizadas por personal cualificado. Hoy, complejos procesos de automatización se están beneficiando de este nuevo método de programación por señalamiento. En entornos industriales, por ejemplo, los robots pueden realizar fácilmente tareas en lugares de difícil acceso o con movimientos complicados. Los ejemplos incluyen no sólo la inspección óptica, sino también los procesos de soldadura o la aplicación de adhesivos.

Con su innovadora solución robótica, Wandelbots abre la posibilidad a una amplia gama de usuarios para implementar estos ayudantes digitales con el fin de realizar y optimizar procesos recurrentes, trabajar en lugares de difícil acceso o incluso realizar secuencias de movimientos complicadas. El sistema de programación es compacto y se puede utilizar de forma flexible en muchos entornos. El PC industrial de Kontron, que es un elemento central en esta solución de programación de robots, contribuye significativamente a esta flexibilidad.

Cómo Entrenar a tu Robot

El TracePen, que es el componente central de la solución, se utiliza para introducir al robot en el área de trabajo. El movimiento del TracePen muestra al robot el camino a aprender. El software de la aplicación representa este movimiento en detalle. Al definir puntos individuales (keyframes), el resultado se puede reajustar y refinar y ajustar la precisión y repetibilidad. La forma en que el robot se mueve entre los puntos definidos puede ser adaptada de acuerdo a los requisitos. El usuario también puede controlar directamente las articulaciones individuales del robot, ya que existe un control exclusivo para ello. Además, se puede definir cualquier rango en el que el robot puede moverse.

Mediante la aplicación se pueden controlar todos los parámetros del robot

Una vez finalizado el trabajo básico de instalación, comienza la programación real. “Para ello, el proceso de entendimiento de la tarea es crucial, no las habilidades de programación del usuario», dice Patrick Grosa. Para iniciar este proceso, el operador debe seleccionar el accesorio adecuado para el TracePen e inicia la aplicación. Luego usa el TracePen para realizar la actividad. Los datos son registrados simultáneamente por el software, con una precisión de décimas de milímetro. La secuencia exacta de este proceso de enseñanza se puede seguir en la aplicación.

Las habilidades que se enseñan a un robot para realizar una tarea específica son procesadas y refinadas en el siguiente paso. Normalmente las habilidades ya aprendidas pueden ser reutilizadas, modificadas e implementadas en nuevas habilidades con la ayuda del selector de fotogramas clave (keyframe).

Finalmente, el código para el robot se genera en su propio lenguaje de programación. Este proceso es compatible con todas las certificaciones convencionales y procesos de simulación. La generación de código dura unos pocos segundos y es totalmente automático. Posteriormente, el código puede ser editado manualmente y transferirse a otros robots. El robot ya está listo para realizar la tarea.

El Corazón de la Plataforma

El núcleo de esta solución de enseñanza para robots es un PC industrial personalizado basado en KBox B-series de Kontron. Los científicos de Dresde ya hacía tiempo que estaban en contacto con los expertos de Kontron en el campo de la industria de la automatización. Por lo tanto, era lógico que un PC industrial Kontron estuviese entre las opciones probadas durante el desarrollo de la nueva solución robótica.

Para Wandelbots era importante que los componentes del sistema fuesen robustos y flexibles, además de tener suficientes interfaces de comunicación, y algunas especificaciones especiales como la funcionalidad WiFi, para que las actualizaciones de firmware y BIOS se pudiesen realizar fácilmente. Era también necesario disponer de dos puertos Ethernet extra a través de los interfaces PCIe adicionales que ofrece Kontron KBox y, por último, pero no menos importante, el diseño moderno y atractivo también influyó en la decisión a favor del producto Kontron.

KBox B-Series

Características del KBox B-Series

• PC industrial compacto de gama alta para aplicaciones como SCADA/MES, AI y Machine Learning
• Alta capacidad de procesamiento: hasta 9.ª generación
• Intel® Core™ i7/i5/i3 (zócalo LGA1151, máx. 65W TDP)
• Funcionalidad RAID con hasta cuatro dispositivos de almacenamiento
• Dos ranuras de expansión PCIe para gráficos, tarjetas de red u otras tarjetas PCIe
• Funcionalidad Wi-Fi
• Diseño de bajo ruido
• SSD extraíble de 2,5″

Después de una extensa fase de pruebas, Wandelbots tomó la decisión de utilizar el KBox personalizado para la nueva plataforma de enseñanza robótica. “Teníamos una idea clara de lo que debía ofrecer la unidad”, recuerda Patrick Grosa. «El KBox cumplió con nuestras expectativas completamente, y Kontron también implementó sin problemas nuestros requisitos con respecto a algunas personalizaciones. Estábamos buscando un socio competente con muchos años de experiencia, especialmente con los requisitos industriales que debíamos cumplir. Esta colaboración nos da seguridad de planificación de cara a futuras evaluaciones. Además, el gran nivel técnico del equipo de Kontron nos ha sido de gran ayuda durante toda la prueba y la fase de implementación. Esta alianza ha dado como resultado soluciones que nos permitirán llegar a un gran número de usuarios en diferentes industrias. Estamos ahora sólo al principio de un gran desarrollo».

Más información sobre Productos Kontron

Kontron es nuestro partner proveedor de tecnología embedded con una cartera combinada de hardware, middleware y servicios para, entre otros sectores, el de la automatización con productos como Box Pc, sistemas de visión artificial, Panel PC, etc. Puedes consultar alguno de estos productos Kontron en nuestra web.

Venco Electrónica es proveedor de soluciones para Electrónica Industrial en España y Portugal desde hace cuarenta años. Tenemos línea directa con los fabricantes que nos proporcionan información detallada y actualizada de todos sus productos.

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