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lunes, 26 de septiembre de 2011

Creando aplicaciones para Robots Industriales con ROS.


El proyecto ROS (Robot Operating System)  proporciona un conjunto de controladores de dispositivos, visualizadores, sistema de comunicaciones, gestión de paquetes, y las librerías adecuadas para ayudar a los ingenieros de aplicaciones a comunicarse y usar entre otras cosas la cámara, vídeo y datos en 3D.

ROS (Robot Operating System) es un framework creado por Willow Garage. Ofrece una colección de bibliotecas de software y herramientas para ayudar a los desarrolladores de software a crear aplicaciones enfocadas al mundo de la robótica.

ROS se distribuye como sofware libre. Se puede usar, modificar y comercializar. El sistema es utilizado por un número creciente de aficionados a la robótica y al mundo de la de investigación, incluyendo la Universidad de Berkeley en California (en "ha nacido" el proyecto).

ROS permite actualmente a los emprendedores crear nuevas aplicaciones comerciales para los robots, incluso si no se tiene gran experiencia en robótica. El objetivo, por tanto, es ayudar a las personas que tienen ciertas nociones sobre robótica a desarrollar sus productos, proporcionándoles un lenguaje común para la programación de robots.






La industria de la robótica industrial se enfrenta hoy con la modificación de los procesos de producción debido a la tendencia hacia la individualización de los productos de consumo. Esto requiere que el manejo de los robots será mucho más fácil, con una mayor flexibilidad y rapidez, y que la precisión sea mayor.

Hace pocos días, la división estadounidense de Yaskawa Motoman ha firmado un convenio de colaboración con el Instituto de Investigación (SwRI) para ROS. Este acuerdo va dirigido a llevar la filosofía de ROS a toda la línea de robots industriales Motoman. Esta el primer proyecto para portar ROS a un robot industrial de forma oficial. Se espera desarrollar, demostrar y transmitir a la comunidad de software libre una interfaz entre robots Motoman y ROS. Así como llevar este galardonado software más allá del ámbito de las universidades y la investigación y usarlo en el mundo de la industria.

SwRI (Southwest Research Institute) es una organización independiente, sin fines de lucro dedicada a la investigación aplicada y organización con sede en San Antonio, Texas, con más de 3.000 empleados y un volumen anual de gasto en investigación de más de 500 millones de dólares. Por su parte Yaskawa Motoman América Robótica ofrece robots de soldadura por arco, robots de soldadura por puntos, los robots de pintura, manipulación y otros robots para diferentes usos.


Ambos están trabajando para crear una interfaz de uso general. Tienen igualmente la intención de implementar la interfaz a un bajo nivel en el controlador del robot existente, que permita la capacidad de la pila de la manipulación de ROS, manteniéndose la seguridad inherente en todo control industrial. Al proporcionar una solución de código abierto, se espera construir una comunidad en torno al uso de ROS en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Lo ideal sería que la comunidad se expandiera para abarcar más robots, sensores y controladores industriales.

Ambas partes han mostrado su intención de liberar el código fuente en el primer trimestre de 2012Yaskawa America está sesarrolando una nueva interfaz de código abierto para su línea de robots Motoman:
Su estrategia se centraría en ofrecer la posibilidad de programar toda su línea de robots bajo ROS.

El siguiente paso para la industria robótica es mejorar las comunicaciones con los sensores que perciben el medio en donde desenvuelven su trabajo, para poder dar cabida a las muchas capacidades nuevas ya presentes en el sector de servicios. Está claro que ROS es capaz de manejar todo esto. Se prevee poder integrar ROS en los dispositivos de próxima generación que entrarán en servicio para revolucionar el mundo de la robótica en la planta industrial.





Una meta a corto plazo del proyecto probar y validar soluciones avanzadas de manejo que aprovechen la planificación de ruta, agarrarre, la planificación, y las marcos de la percepción dentro de ROS para permitir soluciones de robótica que sería difícil o caro, con las soluciones actuales. Uno sólo puede imaginar el futuro a largo plazo. Tal vez ROS podría convertirse en el controlador del robot universal que la mayoría de los usuarios finales necesiten. Tal vez el día de la botonera de programación pronto será reemplazado por un iPad o una tableta de ejecución de un applet ROS.

Los robots industriales de esta generación a menudo no necesitan una visión amplia, capacidades de movilidad y de navegación disponibles en el creciente mundo de la robótica de servicios.

Sin embargo, los sistemas de visión y navegación son el siguiente nivel en la evolución de la robótica industrial. La rama de la industria automotriz y en el resto de áreas de producción y manejo de materiales es un terreno ideal para  poner en práctica estas nuevas tecnologías y aplicaciones de manipulación de materiales. Sobre todo en lo referente a la navegación y nuevas características de la visión que aportarían mayor flexibilidad a los robots de la siguiente generación.


domingo, 25 de septiembre de 2011

Transformar un Robot Industrial en una Máquina-Heramienta.



Uno de los proyectos que sigo con detenimiento e interés desde hace tiempo es el denominado COMET (plug-and-produce Components and METhods for adaptive control of industrial robots enabling cost effective, high precision manufacturing in factories of the future). 

Detrás de esta denominación se encuentra un consorcio cofinanciado por la Unión Europea. El proyecto centra sus esfuerzos en diseñar una solución revolucionaria que permita el uso de robots industriales de alta gama en el mecanizado.

Robots de cualquier marca equipados con la unidad de control diseñada por el consorcio (plug-and-produce), serían capaces de responder con éxito a las necesidades de la industria de fabricación. Aportando soluciones rentables, de fabricación flexible y confiable. 

Nikon Metrology es el contratista principal en el desarrollo de un sistema adaptativo de seguimiento para detectar desviaciones de la trayectoria del robot programado. El cual se utiliza para realizar correcciones en tiempo real en la trayectoria de la herramienta con el fin de mantener la exactitud a lo largo de la secuencia de mecanizado. La solución propuesta COMET se espera que tenga un costo inferior al 30% comparado con las Máquinas-Herramientas dedicadas. Al tiempo que ofrece una precisión absoluta de posición inferior a 50 micras.




¿Es una buena idea usar Robots Industriales para esta función?

Para seguir siendo competitivas, las empresas de fabricación y mecanizado de precisión en Europa, están buscando herramientas mas precisas, fiables y libres de mantenimiento que ofrezcan el cambio rápido, la programación y configuración. La tecnología industrial usada en los robots podría proporcionar una base excelente para el mecanizado, ya que es flexible y asequible.

En combinación con soluciones que permitan garantizar la precisión (metrología), los robots industriales ofrecen ventajas sobre los equipos especializados y costosos diseñados para tareas específicas de mecanizado. Como parte del proyecto COMET, Nikon Metrology es el responsable de desarrollar un sistema de seguimiento y adaptación que a permita ajustar el robot en tiempo real. La posición del brazo se mantiene por tanto, en relación a donde debe estar y de acuerdo con la trayectoria del robot programada inicialmente.

El sistema de seguimiento y adaptación de la ubicación de la cabeza del robot en tiempo real, se realimenta de nuevo con los datos de metrología mediante un bucle cerrado a través del controlador. Este innovador proceso de metrología aumenta la precisión del robot, ya que prácticamente elimina la influencia del calentamiento, la deriva y la reacción.

Es igualmente importante la adaptación del sistema de seguimiento en la transformación de los robots industriales en las herramientas de precisión para aplicaciones de mecanizado. Hay una gran demanda de estos robots en la industria aeroespacial y automotriz, así como por parte de los fabricantes implicados, con moldes y matrices y piezas de alta precisión.



Ajuste del movimiento del Robot en tiempo real.

COMET añade al robot un sistema de control que permite el seguimiento del sistema de adaptación en tiempo real. Los otros módulos se centran en modelos cinemáticos y dinámicos para crear una huella digital única del robot, una programación integral, el medio de simulación, y una compensación dinámica del mecanismo para eliminar el resto de los errores de posición.

Un total de 14 socios de la industria, institutos de investigación y universidades colaboran para hacer de este proyecto europeo innovador sea un éxito. El COMET es un sistema modular que se adapta a las marcas más reconocidas de robots, incluyendo ABB, Fanuc y KUKA,...

Una configuración de robot COMET se ha demostrado en el stand de Nikon Metrology en la feria CONTROL 2011.

El módulo de seguimiento del sistema de adaptación consta de dos componentes: el sistema de seguimiento y el módulo de adaptación de la comparación y la ruta. La mayoría de los sistemas de seguimiento disponibles no son adecuados para uso en el proyecto COMET, considerando tanto los aspectos técnicos y económicos del sistema.

Todo esto permite la creación de una solución revolucionaria que permite el uso de robots industriales de alta gama para mecanizado. Realmente puede llegar a cambiar la industria de mecanizado.

Robots de cualquier marca equipados con COMET permiten responder con éxito a las necesidades de la industria de fabricación de soluciones rentables, de fabricación flexible y confiable.


Listo para usar con cualquier Robot Industrial

La flexibilidad y la rentabilidad de los robots industriales se aprovecha mediante la adición de sistemas precisión de la posición absoluta. Esto dota a un Robot de propósito general de la capacidad de realizar tareas de mecanizado de precisión.

Cuatro componentes innovadores de control del robot se pueden conectar al controlador del robot, completando el controlador COMET. El proyecto COMET se inició en septiembre de 2010, y actualmente avanza según lo previsto. Particularmente me parece que es uno de los proyectos que pueden cambiar y revolucionar la industria.