Los robots se están implementando en cada vez más situaciones, muchos de los cuales implican la colaboración entre humanos y robots, por ejemplo, aliviar a los humanos de tareas onerosas en el lugar de trabajo. Los desafíos son cómo integrar el robot en el entorno de trabajo y cómo operarlo. En un proyecto conjunto con Volkswagen AG, el Instituto Fraunhofer de Telecomunicaciones, Instituto Heinrich Hertz, HHI, demostrará las ventajas que el uso de la colaboración humano-robot (HRC) puede aportar a la inspección de cordones de soldadura en la industria automotriz.

Las costuras de soldadura impecables son un criterio de calidad crítico en la ingeniería automotriz. En el futuro, Las soldaduras serán inspeccionadas por un equipo humano-robot. cada uno aportando sus habilidades y experiencia específicas. Controlado por gestos y comandos de voz, el robot sostendrá y maniobrará los componentes específicos en su posición, mientras que el empleado marca y registra cualquier defecto en la calidad de la soldadura.

El proyecto de investigación conjunto EASY COHMO (Ergonomics Assistance Systems for Contactless Human-Machine-Operation) se basa en los muchos años de experiencia que Fraunhofer HHI ha acumulado en los campos de la captura 3D. Procesamiento de información 3-D y visualización 3-D. Este sistema para la inspección visual de cordones de soldadura en componentes clave en la producción de automóviles ofrece un gran ejemplo de cómo puede funcionar el HRC en la industria. En los próximos años, esta tecnología proporcionará asistencia concreta con los procedimientos de inspección en Volkswagen.

Desde la inspección manual hasta los estándares de la Industria 4.0

El proceso de inspección no ha cambiado durante décadas. En primer lugar, Cada componente debe fijarse manualmente en un posicionador giratorio para que pueda inspeccionarse desde todos los ángulos. Inevitablemente, esto implica que el empleado tenga que asumir posiciones poco ergonómicas, lo que puede provocar lesiones por esfuerzo repetitivo. Es más, sólo se reserva un breve período de tiempo para este complejo procedimiento, que puede tener un impacto negativo en la calidad de la inspección.

En el presente, los empleados son libres de realizar la inspección a su manera. Esto inevitablemente da como resultado un procedimiento no estandarizado que dificulta el reconocimiento de defectos sistemáticos sobre la base de las observaciones de diferentes inspectores. Además, cualquiera de estos defectos a menudo no se registra o tiene que introducirse laboriosamente en un sistema separado mediante un teclado y un mouse.

En el futuro, este proceso de inspección será interactivo, con robots utilizados para sostener componentes pesados ​​y maniobrarlos en una posición en la que los empleados puedan inspeccionarlos de manera ergonómica. Dichos robots tendrán al menos seis ejes y, por lo tanto, podrán moverse, gire e incline un componente en todas las direcciones posibles. El robot quitará automáticamente un componente de la línea y lo presentará para su inspección. El empleado interactuará con el robot mediante gestos explícitos e implícitos, dirigiendo así el componente a la posición deseada. Los empleados pueden concentrar su atención en identificar defectos y, como resultado, pasará por alto menos defectos.

Control multimodal

El middleware desarrollado por Fraunhofer HHI coordina los distintos sensores que sirven para capturar la situación general del trabajo. Según la posición y los gestos del empleado, el software calcula el movimiento requerido del brazo robótico. Esto también garantiza la seguridad del usuario. Por ejemplo, siempre que el empleado deje de mirar directamente el componente, el software detiene el brazo robótico como medida de precaución.

"El robot también se puede configurar para responder a instrucciones personalizadas, "explica Paul Chojecki, director de proyectos en Fraunhofer HHI. "Nuestra nueva interfaz de percepción es capaz de procesar los gestos individuales y los comandos de voz de un usuario. Esto significa que el sistema se puede personalizar rápidamente según los requisitos específicos de una estación de trabajo".

Los gestos se utilizan para marcar, categorizar y confirmar defectos en el componente. Mediante el seguimiento preciso de objetos y el aumento basado en proyectores, los empleados cuentan con una interfaz directamente en el componente, en su área de trabajo. Esto ofrece una forma eficiente e intuitiva de generar un registro digital en 3D de cualquier defecto en las costuras de soldadura. Por el contrario, el procedimiento de inspección actual carece de un registro sistemático de defectos, porque hay muy poco intercambio formalizado de información entre diferentes empleados. Con el nuevo procedimiento, cualquier defecto puede ingresarse inmediatamente en el sistema y luego evaluarse estadísticamente. Esto significa que los defectos sistemáticos se identifican más rápidamente y, por lo tanto, se pueden eliminar en la etapa de soldadura.

Ampliable a todas las estaciones de trabajo humano-robot

El sistema cuenta con una gran cantidad de sensores combinados con controles multimodales basados ​​en un middleware mejorado junto con instrucciones de funcionamiento personalizadas y aprendizaje automático. Es un enfoque que bien podría aportar un gran avance para otras aplicaciones de HRC, y también ampliar el alcance de la colaboración y la interacción entre humanos y robots. Otras áreas de uso incluyen fresadoras, por ejemplo, o asistentes robóticos interactivos en entornos no industriales, por ejemplo, en los sectores sanitario o de servicios.