Robots Bin Picking: Usos y Aplicaciones industriales

Durante muchos años, la tarea de picking de contenedores ha sido uno de los procesos más difíciles en la automatización. A pesar de que la tecnología puede optimizar la producción, la gestión de algunas tareas pueden seguir siendo demasiado complejas. A continuación veremos los procesos que pueden automatizarse con robots Bin Picking, los posibles retos y soluciones.

¿Qué es el bin picking?

La finalidad del bin picking es recoger objetos similares colocados y orientados aleatoriamente en un contenedor, utilizando un sistema de visión, un robot y una pinza. El sistema de visión suele realizar un escaneo en 3D del objeto para obtener una nube de puntos y así reconocerlo. Luego, el robot se introduce en el contenedor, recoge el objeto, sale del contenedor y se dirige al objetivo de colocación, que suele ser una caja u otro elemento de fijación.

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Desafíos y soluciones de los robots Bin Picking

Dificultad para alcanzar algunos artículos

Uno de los principales problemas de robots Bin Picking es la incapacidad para recoger todas las piezas del contenedor. Es posible recoger entre el 80-85% de las piezas, ya que el sistema de visión ordena al robot que recoja los objetos que son fáciles de coger.

Lo difícil es alcanzar los últimos objetos que están entrelazados o se encuentran en una esquina del contenedor. Este problema puede resolverse de dos maneras. La primera implica rediseñar el contenedor, dándole una forma más práctica como por ejemplo, una forma cónica que mantenga todas las piezas en el centro en todo momento.

La segunda solución consistiría en agitar el contenedor de forma automática con un motor, para que las posiciones y orientaciones de las piezas se reorganicen y dejen de estar mezcladas y así, la cámara las identificaría fácilmente.

Las pinzas pueden dañar las piezas recogidas

Otro problema es la posibilidad de colisión de la pinza con el resto de los objetos al intentar recoger uno. La estrategia de recogida debe ser precisa para evitar dañar el resto de piezas especialmente si son frágiles.

Una solución es un algoritmo de planificación de trayectorias preciso que evite los obstáculos. La planificación de trayectorias en robótica es el proceso de encontrar la trayectoria continua óptima desde el punto A hasta el punto B que evite chocar con ningún obstáculo.

Puede haber casos en los que los objetos del contenedor tengan una forma o naturaleza diferente. En este caso, se podría utilizar una pinza blanda o una pinza de vacío con ventosas para que se adapte a cualquier tamaño y forma.

Desafíos y soluciones para la parte de visión de los robots Bin Picking

El sistema de visión de los robots Bin Picking puede incluir cámaras 2D o 3D, siendo estas últimas más caras pero más eficaces. Además, se pueden utilizar escáneres láser 3D que producen nubes de puntos.

Los rayos, la oclusión y la detección de bordes pueden complicar el proceso

Los problemas recurrentes en la visión son la iluminación, la oclusión y la detección de bordes y se aplican tanto a los sistemas de visión 2D como 3D.

La iluminación significa que las sombras se proyectan desde cada objeto al resto, por lo que la cámara tiene dificultades para detectarlos. Esto puede solucionarse dotando a la escena de una iluminación adicional junto a la cámara o en la muñeca del robot.

La oclusión tiene lugar cuando el objeto no es totalmente visible para la cámara al colocarse otro objeto encima. Agitar el contenedor puede ser útil para que el objeto pueda ser detectado más fácilmente.

La detección de bordes es el reto de averiguar el perímetro del contorno de un objeto. Es aún más difícil cuando hay un gran número de objetos colocados uno al lado del otro, como en la recogida de contenedores y la solución a esto depende del software y de los métodos utilizados.

Cómo saber cuándo implantar robots Bin Picking

Si se están considerando la posibilidad de automatizar los procesos mediante robots Bin Picking, los siguientes puntos sugieren el potencial de automatización:

• Gran número de piezas pequeñas: Si el sistema está bien configurado, el robot puede recoger con rapidez y precisión, piezas pequeñas como tornillos o arandelas.
• Artículos desordenados: Procesos en los que no es posible recibir artículos ordenados de un proceso anterior. En la mayoría de los casos, será más eficaz solicitar que los artículos se entreguen de forma estructurada, y así evitar completamente los robots Bin Picking.
• Piezas que tienen una superficie mate: Si las piezas son muy reflectantes, como las piezas metálicas mecanizadas, puede haber problemas con los rayos y la mayoría de los sistemas de cámaras tendrán dificultades para encontrar las piezas para la recogida en el contenedor.
• Un proceso en el que el tiempo de ciclo es superior a unos 10 segundos: Los robots Bin Picking tardarán algún tiempo en encontrar y recoger cada artículo

Conclusiones sobre los robots Bin Picking

Para los desarrolladores, los robots Bin Picking son la gran solución mientras que para los clientes puede no serlo. En general, puede ser una buena idea tratar de evitar el uso de soluciones de bin picking, simplemente asegurando que el formato de entrega de los artículos sea de forma ordenada, en lugar de al azar en un contenedor.

Esto suele añadir un sobrecosto, aunque suele ser más barato y permite un procesamiento más rápido que el uso de bin picking. Sin embargo, en algunos casos esto no es posible o es muy caro por lo que los robots Bin Picking serán la solución.

Si un proceso cumple los cuatro puntos anteriores, puede ser adecuado el uso de robots Bin Picking. A la hora de buscar una opción, hay que tener en cuenta que algunas soluciones son todavía muy experimentales, mientras que otras han tenido varios años para madurar y demostrar su solidez.

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