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La Industria 4.0 y la Intralogística 4.0 cambian el entorno de producción afectando, en consecuencia, a los AGV (vehículos de guiado automático) y los AMR (robots móviles autónomos). Para facilitar que la industria siga el ritmo de las tendencias mediante un desarrollo rápido y rentable, Markus Fenn y el profesor Dr. Stefan May desarrollaron Eduard, una plataforma de enseñanza y creación de prototipos que puede utilizarse para cartografiar las tendencias actuales.

BS: ¿Cómo surgió su plataforma robótica?

Markus Fenn: El robot se llama Eduard, mide unos 40 x 40 x 15 cm y pesa casi 8 kg. Es el resultado de una consulta que hizo una compañía al profesor Dr. Stefan May. La empresa necesitaba una plataforma para enseñar y formar a sus empleados en robótica móvil. Por ese motivo EduArt Robotik GmbH ofrece también una serie de servicios y formación para realizar pruebas y optimizaciones, además de la plataforma robótica.

La plataforma cuenta con neumáticos sencillos de goma y ruedas Mecanum que facilitan el giro del robot sobre sí mismo y el desplazamiento lateral o diagonal. Esto permite un posicionamiento y navegación exactos en espacios muy reducidos. Los neumáticos de goma se utilizan principalmente para pruebas en exteriores o en robótica de rescate, pero sólo en escenarios ficticios. El uso de motores FAULHABER de alta calidad es ideal para ambas aplicaciones.

BS: ¿Que hace que su plataforma robótica sea única?

Markus Fenn: La plataforma tiene interfaces abiertas, un concepto de sensor integrado con dispositivos de medición de distancia y de energía, y un sistema de gestión de batería integrado (BMS). Este equipamiento básico se puede ampliar a petición del cliente, y la ampliación la podemos realizar nosotros o el cliente. Esto permite al cliente seleccionar, por ejemplo, las relaciones de engranaje del accionamiento, de 72:1 o 89:1, según la velocidad o el par necesarios. De esta manera el cliente puede probar de manera rentable sus nuevos conceptos. Pero, además, también ayudamos en la implementación de soluciones de aplicación.

BS: ¿Hasta qué punto es relevante el uso de EduArt en la industria?

Markus Fenn: Los AGV y AMR son cada vez más importantes en la automatización, pero desgraciadamente las compañías están bastante desinformadas. La plataforma robótica, por ejemplo, permite probar de manera rápida y sencilla un nuevo sistema de sensores. Y como la plataforma puede ampliarse virtualmente según las necesidades, puede poner en producción los conocimientos pertinentes.

BS: Las tendencias en los AGV y AMR caminan hacia más autonomía. Se están «convirtiendo» en componentes de producción y trabajan con módulos de producción en vez de con cintas transportadoras. De esta manera, los AGV y AMR se necesitan mutuamente para trabajar. ¿Son capaces de entenderse entre sí?

Markus Fenn: Los AGV y AMR tienen la interfaz estándar VDA5050 y, por lo tanto, puede comunicarse con el centro de control. Los clientes pueden probar fácilmente nuevo software utilizando una plataforma como Eduard, y los resultados pueden transferirse seguidamente 1:1 a grandes AGV y AMR. Las aplicaciones pueden, así, ser evaluadas sin necesidad de realizar muchas simulaciones ya que el software sigue siendo básicamente el mismo, tanto si se trata de Eduard como de un gran sistema. Un gemelo digital ayuda con la planificación y la ampliación y está disponible bajo pedido junto con la plataforma.

BS: El sistema de accionamiento de Eduard también satisface los requisitos futuros de los conceptos AGV y AMR. ¿Qué sistemas de accionamiento utiliza para la plataforma y por qué?

Markus Fenn: Para nuestra plataforma de formación y PoC utilizamos micromotores CC con conmutación de metales preciosos de FAULHABER. A pesar de su pequeño tamaño, pueden generar una gran cantidad de par y son especialmente eficientes desde el punto de vista energético. También son muy fáciles de controlar y son adecuados para bucles de control de alta precisión.

Para plataformas mayores, utilizamos grandes motores CC del mismo fabricante que permiten una rápida comprobación del concepto, por ejemplo, una controlabilidad sencilla con su propia electrónica. Si es necesario, posteriormente los sustituimos por motores BLDC para la aplicación, ya que no tienen mantenimiento y son muy resistentes.

BS: Durante mucho tiempo la producción se ha caracterizado por reducir los tamaños del lote y por un mayor número de variantes. ¿Qué efectos tiene esto en la logística y en la funcionalidad de los AGV y los AMR?

Markus Fenn: Se necesitan robots para cargas más pequeñas, es decir, robots más pequeños con accionamientos más pequeños pero más potentes, como los accionamientos de alta calidad de FAULHABER. Estos vehículos industriales autónomos tienen menos electrónica y baterías más pequeñas, lo que significa un menor peso y un consumo menor de energía. Si las cargas vuelven a ser mayores, es muy fácil escalar y trabajar con una unidad ya que los robots son capaces de trabajar juntos sin colisionar gracias a los accionamientos de alta precisión.

BS: Más funcionalidad requiere de mayor complejidad de los AGV y AMR: ¿Qué es factible y qué tiene sentido?

Markus Fenn: Cuando hablamos de los AGV y los AMR solo el software es complejo. Lo importante es la planificación para que los AGV puedan trabajar juntos sin problemas. Para asegurar que no solo puedan reconocer paletas, sino también vean si están llenos o vacíos o quizás inclinados, el AGV debe ser tan inteligente como sea posible. Aquí es donde la IA (inteligencia artificial) entra en juego. La complejidad aumenta con el uso de la IA, y nuestro pequeño robot es ideal para probarla de manera eficiente.

BS: Otra tendencia es ir hacia flotas automatizadas más grandes, y para ello se necesita una gestión de flotas.

Markus Fenn: Para ello, los robots tienen que interactuar entre sí, «pensar» por sí mismos, intercambiar información a través de interfaces estándar y, si es necesario, cooperar. Tanto si el AGV/AMR es pequeño como si es grande, el software es esencialmente el mismo, la diferencia de los programas es de sólo unas pocas líneas. El software necesita solo poca información del AMR. Por ejemplo, tiene que calcular dónde se encuentra el robot en el plano de la nave. A partir de ahí, la navegación, que es uno de los pocos componentes que conoce las dimensiones del robot, busca la trayectoria adecuada. Sin embargo, las pruebas son siempre importantes porque la robótica móvil está en pañales, por lo que aún no existen muchas normas.

Para alcanzar la velocidad requerida, el controlador del motor calcula el número necesario de revoluciones de la rueda. Para ajustar esto se necesitan tres líneas de código o un archivo de configuración. FAULHABER suministra motores con reductores y codificadores de alta precisión para un posicionamiento exacto, y juntos proporcionan un rendimiento y una seguridad óptimos.

BS: La intralogística 4.0/Industria 4.0 necesita de los AGV y AMR en red: ¿Qué me dice de funcionar mediante la nube o, incluso mejor, mediante el borde? ¿Y cómo influye la seguridad y el pirateo en estas situaciones?

Markus Fenn: Dependiendo del fabricante, los sistemas pueden hacerse «injaqueables» hasta cierto punto separando hardware de Internet. Los robots tienen escáneres de seguridad con sensores de distancia para no chocar contra la pared. Esto significa que, incluso si se jaquea, el robot no puede realizar ningún movimiento peligroso. Y los datos de proceso están tan seguros en la red como la propia red de la empresa.

BS: El objetivo de la Industria 4.0 son los sistemas autoorganizados, heterogéneos y multimodales. Esto requiere del intercambio de datos entre los AGV y los AMR, y la IA también necesita datos. ¿Cuáles son los requisitos para los componentes FAULHABER, ya que estos también tienen que recoger y transmitir datos?

Markus Fenn: Esto se realiza a través del 5G o de la WLAN interna de la empresa. Los sistemas no necesitan los datos en tiempo real porque los datos de la fase de planificación están disponibles, por ejemplo, las rutas y las velocidades están disponibles en el sistema para la planificación de la ruta y no cambian continuamente. Si el robot se desplaza de un punto al siguiente, basta con que dé señales de vida cada pocos segundos, por lo que hay menos tráfico de datos para no sobrecargar las redes. Los propios datos se fusionan en el AMR y se evalúan allí. Los codificadores registran lo que ocurre y garantizan un control seguro con los controladores.

BS: ¿Hasta qué punto son seguros los AGV y los AMR?

Markus Fenn: Muy seguros. Si uno de los cuatro motores falla, el controlador del motor lo reconoce y detiene el accionamiento. Si una persona entra en la zona de conducción, el escáner láser lo detecta y el sistema frena. Estos dos niveles de seguridad son suficientes.

BS: ¿Dónde hay que seguir investigando para desarrollar los futuros AGV y AMR y cómo cambiará su plataforma de pruebas en función de estos requisitos? Al mismo tiempo, también aumentan las exigencias a los accionamientos. ¿Qué me dice del accionamiento del futuro?

Markus Fenn: Los robots deben estar mejor conectados entre sí. Por ejemplo, cuatro robots trabajan juntos en una tarea de transporte según la máxima «muchos robots pequeños en lugar de uno grande». Para ello, se necesita un mayor número de motores más pequeños que tienen que funcionar con absoluta precisión ya que, de lo contrario, el enjambre de robots tropezará o perderá su sincronización. Para mejorar la fiabilidad, los codificadores deben ser absolutamente inmunes a las interferencias, de modo que los robots no se vean influidos por interferencias externas. Por esta razón, FAULHABER utiliza a veces dos codificadores en cada motor.

Si se toman las distintas variantes de reductores de FAULHABER con sus diferentes longitudes y diámetros, junto con los codificadores, controladores, etc., se pueden generar matemáticamente 25 millones de combinaciones, de las cuales un buen número ya se ha implementado en FAULHABER. Esto quiere decir que cada empresa puede encontrar los accionamientos óptimos, también para aplicaciones futuras.

www.faulhaber.com