Diseño centrado en el ser humano para la productividad y la seguridad en celdas de robots colaborativos: un nuevo enfoque metodológico
Autores: Boschetti, Giovanni; Faccio, Maurizio; Granata, Irene
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño centrado en el ser humano para la productividad y la seguridad en celdas de robots colaborativos: un nuevo enfoque metodológico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Personalización en masa
Industria 4.0
Industria 5.0
Robots colaborativos
Diseño centrado en el ser humano
Productividad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Actualmente, la tendencia del mercado actual está orientada hacia el aumento de la personalización en masa, lo que significa que los sistemas de producción modernos deben ser flexibles pero también altamente productivos. Esto se debe al hecho de que todavía estamos viviendo en la llamada Industria 4.0, con su piedra angular de sistemas de alta productividad. Sin embargo, también hay una migración hacia la Industria 5.0 que incluye el diseño centrado en el ser humano del lugar de trabajo como uno de sus principios. Esto significa que los operadores deben ser colocados en el centro de las técnicas de diseño para maximizar su bienestar. Entre el amplio conjunto de nuevas tecnologías, los robots colaborativos (cobots) representan una de esas tecnologías que los sistemas de producción modernos están tratando de integrar, debido a su característica de trabajar directamente con los operadores humanos, permitiendo una combinación de la flexibilidad de los sistemas manuales con la productividad de los automatizados. Este documento se centra en el impacto que estas tecnologías tienen en diferentes niveles dentro de una planta de producción y en la mejora de la experiencia colaborativa. En el nivel de la estación de trabajo, se investigan y desarrollan las metodologías de control: tecnologías como la visión por computadora y la realidad aumentada pueden aplicarse para ayudar y guiar las actividades del cobot, con el fin de obtener los siguientes resultados. El primero es un aumento en la productividad general generado por la reducción de los tiempos muertos y las paradas de seguridad, y la minimización del esfuerzo requerido por el operador durante el trabajo. Esto se puede lograr a través de una asignación de tareas multiobjetivo que tiene como objetivo minimizar simultáneamente el tiempo de ejecución, para los requisitos de productividad, y el gasto de energía del operador y la carga mental, para los requisitos de bienestar. El segundo es un espacio de trabajo seguro y centrado en el ser humano en el que las colisiones se pueden evitar en tiempo real. Esto se puede lograr mediante el uso de sistemas multicámara en tiempo real y seguimiento de esqueletos para saber constantemente dónde se encuentra el operador en la celda de trabajo. El sistema ofrecerá la posibilidad de dirigir comentarios basados en las discrepancias entre el mundo físico y los modelos virtuales para reasignar dinámicamente las tareas a los recursos si los requisitos ya no se cumplen. Esto permite la aplicación de la tecnología en sectores que requieren un control de procesos constante, mejorando también la interacción humano-robot: el operador humano y el cobot no son simplemente dos recursos individuales trabajando en la misma celda, sino que pueden lograr una verdadera colaboración humano-robot. En este documento se presenta un marco que nos permite alcanzar los diferentes objetivos mencionados anteriormente.
Descripción
Actualmente, la tendencia del mercado actual está orientada hacia el aumento de la personalización en masa, lo que significa que los sistemas de producción modernos deben ser flexibles pero también altamente productivos. Esto se debe al hecho de que todavía estamos viviendo en la llamada Industria 4.0, con su piedra angular de sistemas de alta productividad. Sin embargo, también hay una migración hacia la Industria 5.0 que incluye el diseño centrado en el ser humano del lugar de trabajo como uno de sus principios. Esto significa que los operadores deben ser colocados en el centro de las técnicas de diseño para maximizar su bienestar. Entre el amplio conjunto de nuevas tecnologías, los robots colaborativos (cobots) representan una de esas tecnologías que los sistemas de producción modernos están tratando de integrar, debido a su característica de trabajar directamente con los operadores humanos, permitiendo una combinación de la flexibilidad de los sistemas manuales con la productividad de los automatizados. Este documento se centra en el impacto que estas tecnologías tienen en diferentes niveles dentro de una planta de producción y en la mejora de la experiencia colaborativa. En el nivel de la estación de trabajo, se investigan y desarrollan las metodologías de control: tecnologías como la visión por computadora y la realidad aumentada pueden aplicarse para ayudar y guiar las actividades del cobot, con el fin de obtener los siguientes resultados. El primero es un aumento en la productividad general generado por la reducción de los tiempos muertos y las paradas de seguridad, y la minimización del esfuerzo requerido por el operador durante el trabajo. Esto se puede lograr a través de una asignación de tareas multiobjetivo que tiene como objetivo minimizar simultáneamente el tiempo de ejecución, para los requisitos de productividad, y el gasto de energía del operador y la carga mental, para los requisitos de bienestar. El segundo es un espacio de trabajo seguro y centrado en el ser humano en el que las colisiones se pueden evitar en tiempo real. Esto se puede lograr mediante el uso de sistemas multicámara en tiempo real y seguimiento de esqueletos para saber constantemente dónde se encuentra el operador en la celda de trabajo. El sistema ofrecerá la posibilidad de dirigir comentarios basados en las discrepancias entre el mundo físico y los modelos virtuales para reasignar dinámicamente las tareas a los recursos si los requisitos ya no se cumplen. Esto permite la aplicación de la tecnología en sectores que requieren un control de procesos constante, mejorando también la interacción humano-robot: el operador humano y el cobot no son simplemente dos recursos individuales trabajando en la misma celda, sino que pueden lograr una verdadera colaboración humano-robot. En este documento se presenta un marco que nos permite alcanzar los diferentes objetivos mencionados anteriormente.