Departamento de Ingeniería Eléctrica

Facultad de Ingeniería
Universidad de Santiago de Chile

Investigadores USACH patentan robot manipulador tolerante a fallas para procesos productivos

Dic
12
2019
La propuesta desarrollada destaca por la capacidad de adaptación del robot en distintos procesos productivos industriales, evitando detenciones no programadas, reduciendo accidentes laborales y por su bajo costo de fabricación.

Buscando mejorar la eficiencia y seguridad en robótica industrial, el Director de Postgrados Académicos de la Vicerrectoría de Postgrado de la U. de Santiago, Dr. Claudio Urrea, y el Director del Programa de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Mención en Automática, Dr. John Kern, desarrollaron un robot redundante tipo SCARA (Selective Compliant Articulated Robot Arm) tolerante a fallas. Parte de los resultados de esta investigación se patentaron recientemente en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INAPI).

"La tolerancia a fallas en un nicho de investigación aplicada muy transversal ya que, en lo que respecta a la robótica, tiene muchas aplicaciones pues un robot convencional no está dotado de esta tolerancia y, habitualmente, sólo se emplea para realizar tareas repetitivas", señaló el Dr. en Automática y Producción, Claudio Urrea. Agregando que "como los robots convencionales no están dotados de inteligencia artificial, cuando fallan, también podrían generar accidentes fatales".

Los inventores Urrea y Kern comenzaron el desarrollo del robot manipulador por medio de un proyecto Fondef iniciado el año 2012. Al respecto, el Dr. Kern precisó: "este proyecto lo realizamos con miras a la cuarta revolución industrial, lo que nos motivó para diseñar e implementar un sistema dotado de inteligencia artificial que le permite, a este robot, su reconfiguración frente a diversos tipos de fallas y la capacidad de tomar decisiones en caso de imprevistos operativos".

En cuanto a la obtención de la patente de invención, los investigadores enfatizaron que "constituyó un gran desafío en el que se revisó el estado del arte, se realizaron reuniones periódicas con los peritos que analizaron los alcances de la propuesta, además del interactuar continuamente con el INAPI".

Robot manipulador que no se detiene

Desde un comienzo, el proyecto fue desarrollado en asociación entre los investigadores, la Universidad de Santiago de Chile y la empresa CITEC representada por su Gerente el Sr. Guillermo González. "Nosotros abordamos las etapas de investigación, creación y diseño, mientras que CITEC implementó nuestros sistemas robotizados", destacó el Dr. Urrea.

patentan_robot_f3.pngEl Doctor en Automática y Producción afirma que el robot manipulador evita las detenciones de procesos productivos: "Cuando se producen fallas que no logran ser cubiertas por un mantenimiento predictivo adecuado. Esta continuidad operativa junto con la eficiencia y la seguridad que ofrece este robot constituyen aspectos novedosos de esta invención".

¿Pero cómo se lleva a cabo esto? El Director de Postgrado Usach explica que –a diferencia de los modelos SCARA tradicionales– este robot posee más eslabones que los necesarios para realizar las diversas tareas. Esta redundancia le permite seguir funcionando pese a la ocurrencia de diversos tipos de fallas (como se muestra en el video).

"Inicialmente concebimos un robot que tuviera una estructura redundante, luego le diseñamos algoritmos de control inteligente para que pudiera funcionar adecuadamente y, además, para que -a través de una reconfiguración cinemática en línea- fuese capaz de adaptarse mecánicamente en tiempo real cuando ocurriesen fallas", explica el Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención en Automática, Dr. John Kern.

Por ejemplo, si el robot fuese utilizado para realizar cortes con láser y si durante la ejecución de esta tarea llegase a fallar en una de sus articulaciones, las otras articulaciones automáticamente compensarían esta falla hasta que el proceso de corte finalice y se pueda reparar el desperfecto. Gracias a esto, se obtiene continuidad operacional y, además, se previenen accidentes laborales, paralizaciones no programadas -durante la producción- y la inminente pérdida de insumos.

Los inventores Usach señalan que ya están desarrollando algoritmos machine learning: "Con el propósito -enfatiza el Dr. Urrea- de potenciar la toma de decisiones y la versatilidad aplicativa del robot patentado en diversos procesos dinámicos propios de la cuarta revolución industrial, los que requieren gran adaptabilidad, tales como la manufactura aditiva en el contexto de la manufactura avanzada", afirman.

Por Camila Olivares y Nadia Politis
Fotografías y videos: gentileza Dr. Claudio Urrea y Dr. John Kern

Fuente: https://www.vridei.usach.cl/noticias/investigadores-usach-patentan-robot-manipulador-tolerante-fallas-para-procesos-productivos