Estudio de la integración de robots colaborativos en una ... · nueva planta de mantenimiento ......

Memoria descriptiva (Anexo B):

Estudio de la integración de

robots colaborativos en una

nueva planta de mantenimiento

de la SNCF

Autor: Jaime Cebrián Rodríguez

Directores: Catherine Musy-Bassot (Ecole Centrale Lyon)

Madrid, julio de 2016

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

GRADO EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

2

Declaro, bajo mi responsabilidad, que el Proyecto presentado con el título

.………..…………………………………………………………………….……

…………………………………………………………………………………… en la ETS de Ingeniería - ICAI de

la Universidad Pontificia Comillas en el

curso académico ………………. es de mi autoría, original e inédito y

no ha sido presentado con anterioridad a otros efectos. El Proyecto no es plagio de otro, ni

total ni parcialmente y la información que ha sido tomada

de otros documentos está debidamente referenciada.

Fdo.: Jaime Cebrián Rodríguez Fecha: ……/ ……/ ……

Autorizada la entrega del proyecto

EL DIRECTOR DEL PROYECTO

Fdo.: Fecha: ……/ ……/ ……

Vº Bº del Coordinador de Proyectos

Fdo.: Fecha: ……/ ……/ ……

3

AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN ACCESO

ABIERTO (RESTRINGIDO) DE DOCUMENTACIÓN

1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma.

El autor Jaime CEBRIÁN RODRÍGUEZ, como alumno de la UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS

(COMILLAS), DECLARA

que es el titular de los derechos de propiedad intelectual, objeto de la presente cesión, en

relación con la obra “Estudio de la integración de robots colaborativos en una nueva planta

de mantenimiento de la SNCF”(proyecto fin de grado), que ésta es una obra original, y que

ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual como

titular único o cotitular de la obra.

En caso de ser cotitular, el autor (firmante) declara asimismo que cuenta con el

consentimiento de los restantes titulares para hacer la presente cesión. En caso de previa

cesión a terceros de derechos de explotación de la obra, el autor declara que tiene la oportuna

autorización de dichos titulares de derechos a los fines de esta cesión o bien que retiene la

facultad de ceder estos derechos en la forma prevista en la presente cesión y así lo acredita.

2º. Objeto y fines de la cesión.

Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la

Universidad y hacer posible su utilización de forma libre y gratuita ( con las limitaciones que

más adelante se detallan) por todos los usuarios del repositorio y del portal e-ciencia, el autor

CEDE a la Universidad Pontificia Comillas de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo

legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de

distribución, de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica,

tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se

cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra (a) del apartado siguiente.

3º. Condiciones de la cesión.

Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de

derechos contemplada en esta licencia, el repositorio institucional podrá:

(a) Transformarla para adaptarla a cualquier tecnología susceptible de incorporarla a internet;

realizar adaptaciones para hacer posible la utilización de la obra en formatos electrónicos, así

como incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas de agua”

o cualquier otro sistema de seguridad o de protección.

(b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica,

incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de

garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato. .

4

(c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo abierto institucional,

accesible de modo libre y gratuito a través de internet.1

(d) Distribuir copias electrónicas de la obra a los usuarios en un soporte digital. 2

4º. Derechos del autor.

El autor, en tanto que titular de una obra que cede con carácter no exclusivo a la Universidad

por medio de su registro en el Repositorio Institucional tiene derecho a:

a) A que la Universidad identifique claramente su nombre como el autor o propietario de los

derechos del documento.

b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través

de cualquier medio.

c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. A tal fin deberá ponerse

en contacto con el vicerrector/a de investigación ([email protected]).

d) Autorizar expresamente a COMILLAS para, en su caso, realizar los trámites necesarios para

la obtención del ISBN.

d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras

personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de

propiedad intelectual sobre ella.

5º. Deberes del autor.

El autor se compromete a:

a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún

derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro.

b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la

intimidad y a la imagen de terceros.

1 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría redactado en los

siguientes términos:

(c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo institucional, accesible de

modo restringido, en los términos previstos en el Reglamento del Repositorio Institucional

2 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría eliminado.

5

c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que

pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e

intereses a causa de la cesión.

d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por

infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión.

6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional.

La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y

respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con

fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad

asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades:

a) Deberes del repositorio Institucional:

- La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza

ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior

de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia

privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio

comercial, y que no se realicen obras derivadas.

- La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la

responsabilidad exclusiva del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre

del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del

depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la

Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso

de las obras.

- La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un

futuro.

b) Derechos que se reserva el Repositorio institucional respecto de las obras en él registradas:

- retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos suficientemente justificados, o en

caso de reclamaciones de terceros.

Madrid, a de de 2016

ACEPTA

Fdo: Jaime CEBRIÁN RODRÍGUEZ

6

ESTUDIO DE LA INTEGRACIÓN DE ROBOTS COLABORATIVOS

EN UNA NUEVA PLANTA DE MANTENIMIENTO DE LA SNCF

Autor: Cebrián Rodríguez, Jaime

Director: Musy-Bassot, Catherine (Ecole Centrale Lyon)

Entidad Colaboradora: SNCF (Société Nationale des Chemins de fer

Français)

RESUMEN DEL PROYECTO

1. Introducción

El término de robot colaborativo se engloba dentro del concepto de “Industria 4.0”,

este concepto implica la creación de fábricas “inteligentes” con una mayor capacidad

de adaptación a las necesidades y a los procesos de producción y una mejor gestión

de los recursos.

Conocida también como la Cuarta Revolución industrial, este concepto no representa

una realidad consolidada sino que está en constante evolución y por ello las empresas

se esfuerzan ahora por llevar a cabos estudios relacionados con esta temática. Este

estudio presentará la tecnología de los robots colaborativos.

No existe verdadero consenso acerca de la definición de robot colaborativo, según la

SNCF, se trataría de un robot dirigido por un operario, ayudándole en sus tareas, es

muy importante la idea de que el operario no es sustituido por el robot. Según los

ergónomos, la idea de robot colaborativo representa un robot que aprende las tareas

que le enseña un operario de manera manual y que luego las reproduce de manera

repetitiva para reducir la carga horaria del trabajo del operario.

7

El objetivo del proyecto es realizar un estudio de los distintos robots colaborativos

que están en el mercado así como otro tipo de soluciones que contribuyan a mejorar

la ergonomía de una tarea. De esta manera, se presentarán los resultados a la SNCF

que decidirá hacer pruebas con las soluciones que sean elegidas.

2. Metodología

El esquema de trabajo general sería el siguiente:

Especificación técnica. Analizar de manera cualitativa las características

técnicas de cada robot estudiado para poder clasificarlos posteriormente.

Evaluación práctica. Identificar los talleres de la planta de mantenimiento

con tareas potencialmente fatigosas en las que una mejora ergonómica sea

necesaria.

Comparación. Este apartado incluye la identificación de los robots más

adaptados para una tarea específica comparando las características de dichos

robots con las exigencias de la tarea.

Presentación. Exposición de los resultados obtenidos a la SNCF para elegir

los más interesantes y poder llevar a cabo pruebas con los robots.

3. Resultados

Tras realizar una presentación a la SNCF en la que se expuso las soluciones más

interesantes para su aplicación en los distintos puestos de trabajo, se hicieron

pruebas con un brazo robótico y un exoesqueleto bajo las mismas condiciones y

para el mismo puesto de trabajo.

8

4. Conclusiones

Después de haber realizado un estudio sobre la tecnología disponible en el mercado

a la par que una observación minuciosa de los puestos que presentaban un especial

interés en encontrar una solución adecuada a sus necesidades, se consiguió

seleccionar posibles candidatos para el nuevo CTI de la SNCF. Por otra parte, se

redactó un catálogo (adjunto en anexo) con el elenco de soluciones estudiadas para

que pueda servir de base de estudio eventual el equipo de ergónomos de la SNCF.

Asimismo, la presentación realizada a la SNCF sirvió para identificar los talleres

que necesitaban una solución con más urgencia y también para proponer soluciones

que no tenían que ver con la temática de los robots colaborativos pero que eran igual

de válidas e incluso económicamente más atractivas.

Finalmente, este estudio puede servir como base para realizar un estudio más

profundo y más técnico sobre las soluciones que al final fueron elegidas por la

SNCF. Además, sirve como ejemplo para los demás CTI cuando se vean

involucrados en tareas de modernización de sus instalaciones.

5. Referencias

http://www.rb3d.com/

http://www.azairis-ergonomie.com/

http://www.neoditech.fr/

http://www.tecnospiromt.com/

http://www.ergosante.fr/

http://www.gobio-robot.com/

http://www.kuka-robotics.com/es/

http://www.mip-robotics.com/

http://www.liftop.fr/










9

STUDY OF INTEGRATION OF COLLABORATIVE ROBOTS IN A NEW SNCF

MAINTENANCE PLANT

Author: Rodríguez Cebrián, Jaime

Director: Musy - Bassot, Catherine (Ecole Centrale Lyon)

Collaborator entity: SNCF (Société Nationale des Chemins de fer Français)

PROJECT ABSTRACT

1. Introduction

The term collaborative robot is included within the concept of "Industry 4.0", this

concept involves creating "smart" factories with greater ability to adapt to the needs

and production processes and better management of resources.

Also known as the Fourth Industrial Revolution, this concept does not represent a

consolidated reality but a constantly evolving and therefore companies are now

striving to bring capes studies related to this subject. This study will present the

technology of collaborative robots.

There is no real consensus on the definition of collaborative robot, according to the

SNCF; it would be a robot directed by an operator, helping him in his tasks, the idea

of the operator not being replaced by the robot is very important. According to the

ergonomists, the idea of collaborative robot is a robot learning tasks taught by an

operator manually and then repeats them to reduce the workload of the operator.

10

The aim of the project is to study the various collaborative robots that are on the

market as well as other solutions that help to improve the ergonomics of a task. Thus,

the results will be presented to the SNCF who will decide to experiment with the

solutions that will be chosen.

2. Methodology

The general work schedule is as follows:

Technical specification. Qualitatively analyze the technical characteristics of

each robot studied in order to classify later.

Evaluation practice. Identify plant workshops potentially fatiguing

maintenance tasks that an ergonomic improvement is needed.

Comparison. This section includes identifying the most suitable robots for a

specific task by comparing the characteristics of these robots with the

requirements of the task.

Presentation. Exhibition of the results to the SNCF to choose the most

interesting and able to carry out tests with robots.

3. Results

After making a presentation to the SNCF in which the most interesting solutions for

application in the various jobs were exposed, tests with a robotic arm and an

exoskeleton under the same conditions and for the same job were done.

11

4. Conclusions

Having conducted a study on the available technology on the market and performing

careful observation of the posts that had a special interest in finding a suitable

solution to their needs, was achieved selecting possible candidates for the new CTI

SNCF. Moreover, a catalog (attached in annex) with the cast of solutions designed to

serve as a basis to eventually study team ergonomists SNCF was drafted.

Also, the presentation made to the SNCF workshops served to identify a solution

they needed more urgently and to propose solutions that had nothing to do with the

theme of collaborative robots but they were equally valid and even more

economically attractive.

Finally, this study can serve as a basis for a deeper and more technical study on the

solutions that were eventually chosen by the SNCF. It also serves as an example for

other CTI when they are involved in tasks of modernization of its facilities.

5. Bibliography



















12

Memoria descriptiva (Anexo B):

Estudio de la integración de

robots colaborativos en una

nueva planta de mantenimiento

de la SNCF

Autor: Jaime Cebrián Rodríguez

Directores: Catherine Musy-Bassot (Ecole Centrale Lyon)

Madrid, julio de 2016

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

GRADO EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

13

Agradecimientos

A mis padres por estar siempre apoyándome sin importar la

distancia.

A mi director de proyecto en la empresa, Stéphanie Rat, por su

disponibilidad y por la calidad de sus consejos.

A mi director de proyecto en la Ecole Centrale Lyon, Catherine

Musy-Bassot por su apoyo y guía en el desarrollo del proyecto.

A mis compañeros de proyecto en Francia, Hélène Caille,

Nicolas Favey, Olivier Bertrand, Miguel Agostinho y Milter

Shiniti Pesce.

Al equipo de Yonnel Giovanelli por su ayuda y por su invitación a

su seminario sobre los cobots.

A aquellos que han soportado con paciencia la finalización de

esta memoria.

A ICAI por darme la oportunidad de realizar parte de mis

estudios en Francia.

14

Índice Madrid, a de de 2016 ................................................................................................ 5

Índice ........................................................................................................................................... 14

Índice de ilustraciones ................................................................................................................. 15

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 17

1.1 Introducción al proyecto .............................................................................................. 18

1.2 Estado de la cuestión ................................................................................................... 20

1.3 Motivación .................................................................................................................. 21

1.4 Objetivos del proyecto ................................................................................................ 22

1.5 Metodología del trabajo .............................................................................................. 23

CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DEL PROBLEMA ........................................... 25

2.1 Contexto ...................................................................................................................... 26

2.2 Análisis de los retos y especificaciones ...................................................................... 28

2.2.1 Primeras impresiones .......................................................................................... 28

2.2.2 Una voluntad de cambio de ámbito general ........................................................ 28

2.2.3 Especificaciones .................................................................................................. 29

2.3 Desarrollo del proyecto ............................................................................................... 30

2.3.1 Estudio de las tecnologías existentes ................................................................... 30

2.3.2 Observación de los puestos de trabajo ................................................................ 30

2.3.3 Correspondencia puesto-solución........................................................................ 31

CAPÍTULO III: SOLUCIONES Y PUESTOS DE INTERÉS ................................................... 32

3.1 Levantamiento de carga .............................................................................................. 33

3.1.1 Puestos de interés ................................................................................................ 33

3.1.2 Soluciones disponibles: ayuda al levantamiento de carga ................................... 39

3.1.3 Correspondencia puesto-solución........................................................................ 46

3.2 Manipulación de herramientas .................................................................................... 51

3.2.1 Puestos de interés ................................................................................................ 51

3.2.2 Soluciones disponibles: manipuladores de herramientas .................................... 53

3.2.3 Brazos robóticos autónomos ............................................................................... 57

3.2.4 Correspondencias puesto-solución ...................................................................... 59

CAPÍTULO IV: SOLUCIONES ELEGIDAS E IMPLEMENTACIÓN .................................... 61

4.1 Presentación de los resultados a la SNCF ................................................................... 62

4.2 Ensayos ....................................................................................................................... 64

15

CAPÍTULO V: CONCLUSIONES ............................................................................................. 66

5.1 Conclusiones del proyecto .......................................................................................... 67

5.2 Conclusiones personales ............................................................................................. 67

CAPÍTULO VI: REFERENCIAS ............................................................................................... 69

ANEXOS..................................................................................................................................... 71

Índice de ilustraciones Ilustración 1: Ejemplo de cobot .................................................................................................. 19

Ilustración 2: Gantt del proyecto ................................................................................................ 24

Ilustración 3: Vista aérea del CTI ................................................................................................. 26

Ilustración 4: Foto del vaciado de depósitos ............................................................................... 33

Ilustración 5: Fotos del transporte de rodamientos ................................................................... 34

Ilustración 6: Cuestionario PRAP del transporte de rodamientos .............................................. 35

Ilustración 7: Foto de la geometría variable de los MVT ............................................................ 36

Ilustración 8: Desmontaje del convertidor .................................................................................. 37

Ilustración 9: Cuestionario PRAR del desmontaje de CVS .......................................................... 38

Ilustración 10: Brazo Scara Parts ................................................................................................. 39

Ilustración 11: Grúa Pluma .......................................................................................................... 41

Ilustración 12: Grúa Pluma móvil ................................................................................................ 42

Ilustración 13: Robot 1A100 ........................................................................................................ 43

Ilustración 14: Carro elevador de Liftop ...................................................................................... 44

Ilustración 15: Arnés de postura Laevo ....................................................................................... 45

Ilustración 16: Exoesqueleto ErgoSante ...................................................................................... 46

Ilustración 17: Correspondencia puesto-solución....................................................................... 47




Ilustración 21: Inducido sobre soporte(izq.) y herramientas neumáticas (der.) ........................ 51

Ilustración 22: Trenzado de cobre (izq.) y bobinado nuevo (der.) .............................................. 51

Ilustración 23: Cuestionario PRAP de sustitución de bobinados ................................................ 52

Ilustración 24: Corona (izq.) y operación de amoladura (der.) ................................................... 53

Ilustración 25: Exoesqueleto ZeroG ............................................................................................ 54

Ilustración 26: Exoesqueleto X-Ar ............................................................................................... 55

Ilustración 27: Robot 7A15 .......................................................................................................... 56

Ilustración 28: Brazo 3-Arm ......................................................................................................... 57

Ilustración 29: Brazo robótico KUKA ........................................................................................... 58

Ilustración 30: Brazo robótico JUNIOR 300 ................................................................................. 59


Ilustración 32: Foto de la posición del congelador ..................................................................... 63

Ilustración 33: Ensayos con el brazo 3-Arm ................................................................................ 64

16

Ilustración 34: Herramienta acoplada al brazo (izq.) y operario equipado con sensores para la

toma de medidas ......................................................................................................................... 64

Ilustración 35: Exoesqueleto desmontado (izq.) y colisión de la envergadura del exoesqueleto

con la pieza .................................................................................................................................. 65

Ilustración 36: Operario equipado con el exoesqueleto ............................................................. 65

Índice de tablas Tabla 1: Características del vaciado de depósitos ....................................................................... 33

Tabla 2: Características del transporte de rodamientos ............................................................. 34

Tabla 3: Características del sector MVT ...................................................................................... 36

Tabla 4: Características del sector MVT ...................................................................................... 37

Tabla 5: Características del sector CVS ....................................................................................... 37

Tabla 6: Características del Brazo Scara Parts ............................................................................. 40

Tabla 7: Características de la Grúa Pluma ................................................................................... 41

Tabla 8: Características de la Grúa Pluma móvil ......................................................................... 42

Tabla 9: Características robot 1A100 .......................................................................................... 43

Tabla 10: Características del carro elevador Liftop ..................................................................... 44

Tabla 11: Características del arnés Laevo ................................................................................... 45

Tabla 12: Características del exoesqueleto ZeroG ...................................................................... 54

Tabla 13: Características del exoesqueleto X-Ar ......................................................................... 55

Tabla 14: Características del robot 7A15 .................................................................................... 56

Tabla 15: Características del brazo 3-Arm................................................................................... 57

Tabla 16: Características del brazo robótico KUKA ..................................................................... 58

Tabla 17: Características del brazo robótico JUNIOR 300 ........................................................... 59

17

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN

18

1.1 Introducción al proyecto

Este proyecto consiste en tres partes diferentes: realizar un estudio

acerca de los robots colaborativos que están actualmente en el mercado,

evaluar las necesidades específicas de cada taller en la actual planta de

mantenimiento de la SNCF (Société Nationale des Chemins de fer

Français, equivalente a la Renfe en España) y seleccionar los robots mejor

adaptados para llevar a cabo pruebas experimentales que determinen su

eficacia. Las tres partes están estrechamente relacionadas sin embargo, el

proyecto, y por tanto este documento, van a ser estructurados en forma de

tres partes independientes.

Este primer apartado pretende servir de introducción al proyecto, situando

el contexto en el que éste se realiza.

Los robots colaborativos constituyen una tecnología reciente en desarrollo.

Cada vez es más frecuente en el mundo de la industria que se lleven a cabo

estudios sobre la ergonomía de las tareas realizadas por los operarios. Hasta

ahora los resultados de estos estudios se utilizaban para llevar a cabo una

estandarización de los puestos de trabajo y de las posturas de trabajo en

función de la tarea a realizar. Actualmente, se pretende estudiar la

influencia que tienen los robots colaborativos y otros tipos de soluciones

sobre la ergonomía de los operadores.

El concepto de robot colaborativo es bastante amplio debido a su reciente

utilización pero la idea más simple consiste en imaginar un brazo robótico

poliarticulado dirigido por el operario. De esta manera, el brazo soporta la

mayor parte de los esfuerzos derivados de una tarea acompañando los

movimientos del operario. Este concepto también se usa para brazos

poliarticulados capaces de memorizar el recorrido que les indica un

operario manualmente para después repetirlo un número determinado de

veces.

19

Ilustración 1: Ejemplo de cobot

La primera parte de este proyecto consistirá en identificar las empresas y

los robots colaborativos que proponen dichas empresas. De esta manera, se

procederá a realizar un catálogo con los robots más destacables. Este

catálogo incluirá las características técnicas más importantes así como una

valoración técnica sobre las ventajas e inconvenientes de cada robot.

Adicionalmente, este catálogo también tendrá en cuenta otras soluciones

tecnológicas diferentes como por ejemplo, exoesqueletos.

La segunda parte de este proyecto consistirá en evaluar las necesidades

de cada taller. La empresa propondrá talleres a visitar y se llevará a cabo

una observación de las tareas realizadas en cada taller. Los criterios más

importantes a tener en cuenta serán el número de repeticiones de una

misma tarea, la ergonomía asociada a dicha tarea, los distintos esfuerzos

realizados y las herramientas utilizadas.

La primera y segunda parte se realizan en paralelo.

La tercera parte de este proyecto consistirá en realizar una presentación

de los robots colaborativos seleccionados para cada tarea. Esta presentación

se hará frente a los directivos de la SNCF relacionados con este proyecto.

La conclusión de esta presentación será la elección de los robots

colaborativos más interesantes para realizar pruebas experimentales que

confirmen su eficacia. En el caso de no seleccionar ningún robot, se

continuará con la investigación y presentación de soluciones alternativas a

los robots colaborativos.

20

1.2 Estado de la cuestión

La reciente aparición de esta tecnología hace que todavía no haya un

acuerdo sobre lo que implica el concepto de robot colaborativo. Su

significado varía en función de si la empresa que comercializa el producto

es fabricante o solo distribuidora. Por otra parte, existen empresas que ya

ofrecían este tipo de robots pero sin realizar la distinción entre los demás

robots.

Sin embargo, el objetivo sigue siendo mejorar la ergonomía del operario

incorporando nuevas tecnologías.

Simplificando mucho, se podría clasificar a los robots colaborativos en dos

grandes grupos: el de ayuda al levantamiento de carga y el de manipulación

de herramientas de trabajo.

El objetivo es recopilar la información sobre los robots colaborativos en

estos dos grandes grupos para luego identificar las soluciones más

adecuadas para una determinada tarea.

21

1.3 Motivación

Desde un punto de vista académico, este proyecto permite descubrir una

temática de aplicación industrial en la que hay que analizar una serie de

contextos para después presentar unos resultados que puedan servir como

solución. De la misma manera, este proyecto sirve para remarcar la

diferencia que puede existir entre la teoría y la práctica en un mismo

problema ya que las características técnicas descritas en la ficha técnica de

un robot pueden ser modificadas para mejorar la adaptabilidad de dicho

robot a un entorno determinado.

Por otra parte, cabe destacar la importancia profesional del proyecto, el

objetivo es que éste sirva como base para la empresa (SNCF) de cara a

realizar inversiones en el futuro que contribuyan a modernizar las

instalaciones de dicha empresa.

22

1.4 Objetivos del proyecto

Los objetivos del proyecto son:

Realizar un estudio acerca de las empresas y los robots propuestos

por dichas empresas.

Sintetizar los resultados del estudio en un catálogo que incluya el

máximo de información pertinente sobre las soluciones técnicas que

más potencial encierran.

Evaluar las necesidades específicas de los talleres más exigentes de

la planta de mantenimiento actual de la SNCF

Realizar una presentación a la SNCF donde se pueda visualizar la

asignación de los robots estudiados a su taller correspondiente.

Intercambio de información con la SNCF de manera a conservar el

trabajo realizado y que éste pueda servir de base de estudio.

23

1.5 Metodología del trabajo

El esquema de trabajo general sería el siguiente:

Especificación técnica. Analizar de manera cualitativa las

características técnicas de cada robot estudiado para poder

clasificarlos posteriormente.

Evaluación práctica. Identificar los talleres de la planta de

mantenimiento con tareas potencialmente fatigosas en las que una

mejora ergonómica sea necesaria.

Comparación. Este apartado incluye la identificación de los robots

más adaptados para una tarea específica comparando las

características de dichos robots con las exigencias de la tarea.

Presentación. Exposición de los resultados obtenidos a la SNCF

para elegir los más interesantes y poder llevar a cabo pruebas con los

robots.

24

Ilustración 2: Gantt del proyecto

25

CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN Y

ANÁLISIS DEL PROBLEMA

26

2.1 Contexto El Centro Técnico Industrial (CTI) de la SNCF, actualmente con sede en

Oullins (al sur de Lyon), tiene intención de ser trasladado al norte de Lyon

a partir de 2018. Este traslado entra dentro de las políticas de cambio de

modelo de mantenimiento previstas por la SNCF; el objetivo es pasar de

tareas de mantenimiento locales a tareas de mantenimiento especializadas.

De esta manera, el CTI pasará de realizar el mantenimiento de las

locomotoras de la región de Lyon a especializarse únicamente en el

mantenimiento de los motores de las mismas.

Este cambio en el modelo de mantenimiento implica a su vez un rediseño

del lugar de trabajo. De este modo, las grandes galerías ya no serán

necesarias puesto que ya no se trabajará en las locomotoras y el futuro

lugar de trabajo albergará menos Unidades Operacionales (UO) de distintos

tipos. Este nuevo lugar de trabajo debe estar diseñado de manera que

optimice el trabajo de las UO restantes ya que su ritmo de trabajo se verá

aumentado.

Estas razones son las que motivan la construcción de un centro totalmente

nuevo en lugar de realizar modificaciones en el centro antiguo. De esta

forma se podrá controlar mejor la optimización del lugar de trabajo.

Ilustración 3: Vista aérea del CTI

27

Aprovechando el contexto de traslado del CTI para modernizar y aumentar

la seguridad en el trabajo, la SNCF propone proyectos a los alumnos de la

Ecole Centrale Lyon para reflexionar sobre posibles soluciones

tecnológicas innovadoras que contribuyan a la mejora de las condiciones de

trabajo de los operarios. Estos proyectos son gestionados por el

departamento de mejora continua dirigido por Stéphanie Rat. El objetivo es

realizar pruebas con dichas soluciones en los talleres del actual CTI para

poder determinar si resulta pertinente introducir dichas soluciones en el

nuevo CTI.

Bajo la supervisión de la Sra. Rat, el grueso del trabajo consiste en la

observación de los talleres del antiguo CTI que van a ser trasladados al

nuevo CTI y en intentar integrar soluciones tecnológicas para visualizar la

potencial mejora de las condiciones de trabajo.

La reflexión principal gira en torno a la implantación de la tecnología

“cobot”. Este concepto, relativamente reciente, hace referencia a “robot

colaborativo”, capaz de percibir su entorno e interactuar con él, trabajando

de manera autónoma pero en equipo con un operario. También algunas

empresas lo utilizan haciendo referencia a brazos robóticos dirigidos por el

operario y que contribuyen a soportar el peso de piezas que tienen que ser

desplazadas.

De manera adicional, este proyecto reflexiona sobre otro tipo de soluciones

tecnológicas como los exoesqueletos con el fin de explorar otras posibles

vías alternativas a los cobots.

28

2.2 Análisis de los retos y especificaciones

2.2.1 Primeras impresiones

La seguridad en el trabajo y la ergonomía de las tareas realizadas por

los operarios son un objeto de un intenso seguimiento por parte del

departamento de mejora continua.

La primera visita consistió en un recorrido general de las

instalaciones. En esta visita ya se pudo observar la disparidad que

podía existir en las distintas tareas que realizaba un mismo operario,

desde la manipulación de piezas pesadas y muy voluminosas hasta la

manipulación de piezas mucho más pequeñas.

Otro de los problemas presentes reside en las herramientas de

manipulación de objetos pesados. Estas herramientas (generalmente

puentes de carga) no siempre se adaptan correctamente a la

geometría de algunas piezas, esto origina situaciones en las que la

pieza se encuentra en un equilibrio inestable que compromete la

seguridad de la operación.

Por otra parte, los operarios a veces no utilizan las herramientas que

tienen a su disposición ya que la preparación de las mismas para su

posterior uso supone un coste de tiempo que no pueden asumir. Es

por ello que algunas de las operaciones se realizan a mano, con el

correspondiente riesgo para la seguridad que ello implica.

2.2.2 Una voluntad de cambio de ámbito general Estas impresiones constituyen una realidad para una gran mayoría de

los CTI de la SNCF ya que la empresa ha lanzado la iniciativa de

proyecto “Usine du Futur” (Fábrica del futuro) que tiene como

objetivo acompañar a los distintos CTI en su transición hacia las

“Usines 4.0”. Este concepto corresponde a una nueva forma de

organizar los medios de producción, el objetivo es conseguir fábricas

“inteligentes” capaces de una mejor adaptabilidad a la producción así

como una gestión más eficiente de los recursos. Por ello, se apuesta

29

por una creciente y adecuada digitalización y coordinación

cooperativa en todas las unidades productivas.

El proyecto “Usine du Futur” cuenta con varios aspectos entre los

que se destaca el aspecto DIGIIO (Digitalisation des Installations et

Outillages) en el que se enmarca este estudio.

Cinco centros de desarrollo trabajan en este aspecto, de entre ellos se

destaca el CTI de París donde trabaja un equipo de personas dirigidas

por Yonnel Giovanelli encargadas de la “cobotización” de los demás

CTI. Sus estudios iniciales han servido de base orientativa para este

estudio si bien éste está más centrado en el CTI de Oullins ya que el

objetivo de este CTI es servir de piloto para los demás CTI.

2.2.3 Especificaciones

El contexto de la temática sumado a las recomendaciones de la Sra.

Rat permite establecer unas especificaciones que deben cumplir las

soluciones tecnológicas.

Las especificaciones son las siguientes:

Las soluciones no deben ser un sustituto del operario, deben

ser acompañantes de éste, mejorando la ergonomía de su tarea.

Las soluciones deben ser adaptables a la tarea que se quiera

realizar, a las dimensiones del lugar de trabajo así como a la

geometría de las piezas manipuladas.

Deben ser soluciones adaptadas a tareas industriales y que

estén disponibles en el mercado.

Estas especificaciones son bastante flexibles y sirven para acotar el

problema y facilitar la búsqueda de soluciones tecnológicas.

30

2.3 Desarrollo del proyecto Este proyecto se ha desarrollado en varias etapas. La primera consistió en

un estudio de la tecnología cobot disponible. Paralelamente, la segunda

etapa consistió en la observación de los puestos de trabajo más interesantes

del CTI de Oullins. Estas dos etapas permiten establecer correspondencias

entre la tecnología y los puestos con el fin de asociar de la mejor manera

posible cada cobot a cada puesto.

2.3.1 Estudio de las tecnologías existentes

Con el fin de encontrar soluciones disponibles en el mercado

relacionadas con la tecnología cobot, se procedió, en un primer

tiempo, a realizar una búsqueda bibliográfica de las soluciones

aplicadas en otras empresas así como un estudio del estado de la

cuestión. Para ello, se contactó con los diferentes proveedores que

eran potencialmente capaces de proponer soluciones interesantes

para la SNCF. Asimismo, la participación en distintas ferias

relacionadas con la tecnología cobot permitió unos avances

significativos en el estudio.

El resultado de este estudio son unas fichas técnicas para cada

solución tecnológica con el objetivo de poder seleccionar las

soluciones mejor adaptadas para cada puesto de trabajo. Los

resultados de esta selección se encuentran detallados más adelante

así como el catálogo de las distintas soluciones que se encuentra en

anexo.

2.3.2 Observación de los puestos de trabajo

Para identificar los distintos puestos interesantes para una

implantación de cobots se procedió a una selección de entre los

distintos puestos presentes en el CTI. Antes de cada visita, se

discutió con los distintos Directores de Unidades Operacionales

(DUO) para determinar el mejor momento para realizar dichas

visitas.

Estas visitas sirvieron para tomar conciencia del modo de

funcionamiento de cada puesto de trabajo así como de las

31

dificultades intrínsecas a cada puesto. Para ello se interrogó a los

operarios mediante el uso de cuestionarios de Prevención de Riesgos

ligados a la Actividad Física (PRAP en francés) y con el objetivo

adicional de obtener detalles sobre posibles mejoras de las tareas.

El resultado de estas visitas es una clasificación de los puestos de

trabajo en función del tipo de tarea desempeñada en cada uno de

ellos. Básicamente, se pueden distinguir dos tipos: levantamiento de

carga y manipulación de herramientas. Esta clasificación será

usada de aquí en adelante para presentar las distintas soluciones, los

distintos puestos así como las correspondencias entre ambos.

2.3.3 Correspondencia puesto-solución

Como resultado final del estudio de las soluciones disponibles y de

las visitas de los puestos, se cruzó la distinta información procedente

de ambos aspectos para obtener diferentes correspondencias entre los

puestos y las soluciones. En estas correspondencias se basa la parte

de fase de pruebas del proyecto.

32

CAPÍTULO III: SOLUCIONES Y

PUESTOS DE INTERÉS

33

3.1 Levantamiento de carga

3.1.1 Puestos de interés

Esta parte consiste en la presentación de los puestos que suscitaron la

atención por su manipulación habitual de una carga pesada. Los

operarios de los puestos en los que la urgencia de un cambio era

evidente tuvieron que rellenar cuestionarios PRAP simplificados

para tratar de evaluar la dificultad de cada tarea.

A continuación se detalla de manera sintética los puestos estudiados

especificando el tipo de dificultad encontrada en cada uno de ellos.

Sector de conversión de energía: limpieza de depósitos

Ilustración 4: Foto del vaciado de depósitos

Tipo de operación Viraje

Masa 60 kg - 70 kg

Frecuencia 1,5 depósitos/día

Modus operandi actual A mano

Riesgos Masa elevada, postura del

operario

Tabla 1: Características del vaciado de depósitos

34

El operario deposita sobre una mesa el depósito en posición vertical

con la ayuda de un carro elevador. Una vez sobre la mesa, el operario

coloca el depósito en posición horizontal a mano para desmontar la

carcasa exterior y el cuerpo interior del depósito tirando con los

brazos. Esta operación requiere un gran esfuerzo en los brazos y en

la parte alta de la espalda.

Sector de motores de tracción: transporte de rodamientos

Ilustración 5: Fotos del transporte de rodamientos

Tipo de operación Transporte

Masa 20 kg - 30 kg

Frecuencia 5-10 veces/semana

Modus operandi

actual A mano, uso de guantes

Riesgos Riesgo de caída de las piezas, masa

elevada, piezas muy frías o muy

calientes

Tabla 2: Características del transporte de rodamientos

35

Ilustración 6: Cuestionario PRAP del transporte de rodamientos

En el cuestionario PRAP, cada letra representa un paso de desarrollo

de la operación. Es decir, si la operación consta de cinco pasos,

podrán estar presentes en la tabla las letras desde la A hasta la E

inclusive. Ejemplo de lectura: en la categoría “actions motrices”,

“membres inférieurs”, no tienen influencia negativa los pasos A y D;

los pasos B, C y E tienen influencia negativa pero sin llegar a ser

critica.

En este sector, uno de los pasos más críticos consiste en la extracción

de los rodamientos del fondo de un armario refrigerante (paso C).

36

Como se puede observar en el cuestionario este paso origina dolores

en la espalda debido al continuo levantamiento de carga.

Sector de motoventiladores (MVT)

Este sector está dividido en dos talleres dedicados a tareas de

manipulación y viraje de los motores. El principal problema está en

la gran variación de la forma geométrica de los motores. Esto crea

situaciones en las que el operario prefiere manipular los motores a

mano y otras en las que utiliza un puente de carga y, mediante el uso

de cadenas y garfios, manipula el motor. El motor se encuentra

entonces suspendido en el aire en un equilibrio inestable que

aumenta significativamente el riesgo en la manipulación del mismo.

Ilustración 7: Foto de la geometría variable de los MVT

Tipo de operación Transporte y manipulación

Masa 80 kg - 150 kg

Frecuencia 30 piezas/semana

(objetivo : 10/día)

Modus operandi

actual A mano, uso del puente de

carga

Riesgos Caídas, masa elevada

Tabla 3: Características del sector MVT

37

Tipo de operación Viraje

Masa 80 kg - 150 kg

Frecuencia De 1 a 3 piezas/semana

Modus operandi

actual Puente de carga

Riesgos Caídas, masa elevada

Tabla 4: Características del sector MVT

Sector de mantenimiento de convertidores: desmontaje de

convertidor (CVS)

Ilustración 8: Desmontaje del convertidor

Tipo de operación Desmontaje

Masa Aproximadamente 30Kg

Frecuencia NS/NC

Modus operandi

actual A mano

Riesgos Postura incómoda, masa elevada

Tabla 5: Características del sector CVS

38

Ilustración 9: Cuestionario PRAR del desmontaje de CVS

Los convertidores tienen tamaños variados y su mantenimiento exige

realizar posturas incómodas así como levantar piezas pesadas. En

este caso los pasos más críticos son realizar el cambio del ondulador

(paso A) y el remplazo de la placa de sostén del ondulador (paso B).

Este sector es uno de los que más acumula pasos que implican una

influencia física negativa. Desgraciadamente, resulta complicado

implantar una solución de tipo “cobot” como se explicará más

adelante.

39

3.1.2 Soluciones disponibles: ayuda al levantamiento de

carga

(Neoditech) Brazo Scara Parts, Versiones N1-N2-N3

Este cobot está disponible en tres versiones (eléctrica, neumática y

mecánica) y permite acoplar una gran variedad de útiles prensores

como por ejemplo electroimanes o pinzas neumáticas. Además, es

relativamente móvil puesto que el cuerpo del robot puede reposar

sobre un carro prediseñado en función de las especificaciones

técnicas que se deseen.

La carga máxima que soportan las versiones N1 y N2 es de 50Kg

mientras que la versión N3 soporta cargas de hasta 100Kg. La

diferencia entre las versiones N1 y N2 es que la segunda puede

acoplar útiles prensores controlados informáticamente mientras que

la primera son prensores manuales únicamente.

Ilustración 10: Brazo Scara Parts

40

Soporte Soporte fijo o móvil sobre ruedas

Radio de alcance max. con soporte fijo 2m

Carga max. 50-100Kg

Elevación del brazo 1m-1m20

Velocidad max. 270mm/s

Nº de ejes 4

Fuente de energía Eléctrica (220V monofásicos); neumática

(6 bar); mecánica

Formación Formación sobre el uso y el

mantenimiento

Precio 20000-30000€

Tabla 6: Características del Brazo Scara Parts

(Neoditech) Grúa Pluma

Neoditech propone soluciones tipo “grúa” que también tienen una

gran variedad de útiles prensores disponibles. Esta grúa es fija lo que

asegura un buen agarre de la pieza. Además, el sistema de subida y

bajada está controlado eléctricamente lo que le confiere una buena

precisión y evita balanceos.

Sin embargo, su principal inconveniente es su envergadura, por lo

que no puede trabajar en pequeños talleres.

41

Ilustración 11: Grúa Pluma

Soporte Soporte fijo

Radio de alcance max 4m

Carga max. 100Kg

Elevación del brazo 1m (personalizable en función de las

especificaciones requeridas)

Nº de ejes 3

Fuente de energía Eléctrica (220V/240V monofásicos);

neumática (6 bar)

Formación Formación sobre el uso y el mantenimiento

Precio 30000€

Tabla 7: Características de la Grúa Pluma

(Neoditech) Grúa Pluma móvil

El principio de funcionamiento es el mismo que el de la anterior.

Esta solución posee sin embargo articulaciones sobre doble pivote

que le otorgan la misma fluidez que los brazos manipuladores Scara.

Al ser más pequeña, puede trabajar en espacios más exiguos.

42

Ilustración 12: Grúa Pluma móvil

Soporte Soporte eléctrico sobre ruedas

Radio de alcance max con soporte fijo 2m

Carga max. 50Kg

Elevación del brazo 1m (personalizable en función de las

especificaciones requeridas)

Nº de ejes 5

Fuente de energía Mecánica


Precio 20000€

Tabla 8: Características de la Grúa Pluma móvil

(RB3D) Brazo manipulador-1A100

Sobre este brazo se pueden acoplar diferentes tipos de útiles

prensores y además de forma rápida, esta característica es interesante

para tareas en las que un cambio frecuente de útiles prensores es

necesario. Los ejes están equipados con frenos lo que permite

manipular piezas con gran seguridad.

43

Ilustración 13: Robot 1A100

Soporte Soporte fijo pero puede ser instalado en el

suelo o en la pared en función del alcance

deseado

Radio de alcance max con soporte fijo 2m

Carga max. 150Kg

Elevación del brazo 1m

Nº de ejes 3 ejes de los cuales 1 motorizado

Fuente de energía Eléctrica (380V/50Hz)


Precio 150000€

Tabla 9: Características robot 1A100

Las características del robot no son fijas, es decir, la empresa RB3D

propone una personalización bastante completa del robot en función

de la tarea que vaya a realizar y del espacio de trabajo del que va a

disponer.

44

(LIFTOP) TOPPY WEB 600 PF511/PF512

Se trata de un carro especializado en el viraje de bobinas y barriles.

Permite transportar y realizar giros de 90º por lo que resulta

interesante para piezas de forma cilíndrica en las que haya que pasar

de una posición horizontal a una posición vertical o viceversa. El

manejo del carro es eléctrico mientras que el agarre y la rotación de

la pinza son hidráulicos.

La característica que hace que sea una solución a considerar es la

gran capacidad de carga que posee (600Kg)

Ilustración 14: Carro elevador de Liftop

Carga max. 600Kg

Agarre Pinza

Diámetro de la pieza 500-1270mm

Elevación max. 1600mm

Fuente de energía Batería; 12V/100Ah (PF511); 24V/110Ah

(PF512)

Precio -

Tabla 10: Características del carro elevador Liftop

45

3.1.3 Soluciones disponibles: exoesqueletos

(Gobio Robot) Arnés de postura Laevo

Este arnés proporciona un sostén dorsal continuo que permite

mantener una misma postura de manera repetitiva. Posee una

estructura flexible que permite al usuario equipárselo rápidamente así

como moverse con fluidez por el espacio de trabajo.

Sin embargo, este arnés no sostiene la carga levantada, únicamente

realiza una mejor repartición de ella por el cuerpo del usuario.

Ilustración 15: Arnés de postura Laevo

Estructura Flexible con resortes

Forma Adaptable a la envergadura del usuario


Precio 2000€

Tabla 11: Características del arnés Laevo

46

(ErgoSante) Exoesqueleto ErgoSante

Este exoesqueleto puede soportar cargas de 1 a 25Kg dependiendo de

su configuración electrónica. Los brazos mecánicos del exoesqueleto

soportan la carga manipulada lo que permite al operario realizar

operaciones de manera fluida.

Ilustración 16: Exoesqueleto ErgoSante

Las características técnicas de este exoesqueleto no pueden ser

detalladas debido a una patente exclusiva que posee la empresa sobre

dicho exoesqueleto.

3.1.3 Correspondencia puesto-solución

A la vista de los puestos de interés expuestos más arriba, se han

seleccionado 4 soluciones que parecen las más indicadas para tratar

de resolver los problemas presentes en los puestos. Estas soluciones

son: el brazo manipulador Scara de Neoditech, el robot 1A100 de

RB3D, el arnés de postura Laevo y el carro Toppy Web 600 de

Liftop.

Esta parte representa la síntesis de cruzar la información disponible

sobre los robots con la información disponible sobre los puestos

observados.

47

Brazo manipulador Scara (Neoditech)

Ilustración 17: Correspondencia puesto-solución

El vaciado de depósitos y la manipulación de rodamientos implican

cargas que puede soportar un brazo robótico para evitar los esfuerzos

en los músculos de la espalda (particularmente afectados como se

pudo constatar en los cuestionarios PRAP). Debido a que los

espacios de trabajo presentan exigencias de tamaño, es necesario un

cobot con poca envergadura lo que restringe la elección del mismo.

Además son necesarios útiles prensores rotativos para la operación

de vaciado de depósitos.

Estas condiciones son respetadas mayoritariamente por el brazo

manipulador Scara, razón por la cual fue seleccionado como solución

potencial.

48

Brazo manipulador 1A100 (RB3D)


El mantenimiento de los motoventiladores implica bastantes

maniobras de desplazamiento y rotación de piezas pesadas. Estas

maniobras se hacen por medio de puentes de carga que, sin embargo,

no estarán presentes en el futuro CTI por voluntad de la SNCF. Por

ello se necesita un robot capaz de soportar cargas relativamente

pesadas y de realizar las maniobras descritas arriba. De todas las

soluciones estudiadas el cobot de RB3D es el que mejor cumple los

requisitos gracias a la posibilidad de acoplar útiles prensores

rotativos.

49

Arnés de postura Laevo (Gobio Robot)


En los dos casos, los movimientos del operario están limitados por

las dimensiones del congelador o del convertidor. Como se pudo

observar en los cuestionarios PRAP, la parte del cuerpo más afectada

es la espalda debido a la repetición de posturas incómodas.

En el caso del desmontaje de los convertidores se suceden varios

pasos que requieren que el operario adopte una serie de posturas

diferentes entre sí por lo que necesita un soporte que le permita una

gran libertad de movimiento. Por ello, se destaca el arnés de postura

como principal candidato debido a su facilidad de uso y poca

envergadura.

50

Toppy Web 600 (Liftop)


Con el objetivo de sustituir los puentes de carga actualmente en uso,

el carro de Liftop viene a solucionar el problema del peso de la

carga. Como se ha visto anteriormente, la mayoría de los robots

tienen limitaciones de carga que no permiten satisfacer

completamente las exigencias en ese aspecto. Con esta solución, la

rotación de piezas pesadas dejaría de ser un problema. Sin embargo,

el carro no permite un desplazamiento fluido de las piezas.

51

3.2 Manipulación de herramientas

3.2.1 Puestos de interés

Durante las visitas, se identificó dos puestos de interés relacionados

con la manipulación de herramientas. El proceso de seguimiento de

ambos puestos fue el mismo que el de seguimiento de los puestos de

levantamiento de carga.

Sector de sustitución de los bobinados del inducido

En este sector, los inducidos se encuentran sobre un soporte

rotatorio, el operario utiliza herramientas neumáticas para cortar y

quitar el trenzado de cobre. Después de esta operación se coloca el

bobinado nuevo.

Ilustración 21: Inducido sobre soporte(izq.) y herramientas neumáticas (der.)

Ilustración 22: Trenzado de cobre (izq.) y bobinado nuevo (der.)

52

Este sector recibe de 2 a 3 inducidos a la semana, la operación de

cortar el trenzado es la que implica mayor fatiga muscular. Esto se

debe, por una parte, a las vibraciones asociadas al uso de las

herramientas y, por otra parte, al peso de las mismas. De esta

manera, el operario mantiene posturas incómodas durante un largo

período de tiempo.

Ilustración 23: Cuestionario PRAP de sustitución de bobinados

Como se puede observar en el cuestionario PRAP, las situaciones

críticas proceden de la repetitividad de la tarea así como del

mantenimiento de una misma postura. Además, se menciona el

hecho de que se trata de una operación minuciosa por lo que con el

53

paso del tiempo y el aumento de la fatiga del operario se reduce la

calidad del trabajo producido.

Sector de motores de tracción: mantenimiento de los motores

En este sector destaca la operación de mantenimiento de las coronas

de motor. Durante esta operación se realizan tareas de amoladura,

perforación, atornillamiento y destornillamiento que se repiten a lo

largo de la jornada laboral.

Una vez más, el problema principal son las vibraciones transmitidas

por el uso de las herramientas.

Ilustración 24: Corona (izq.) y operación de amoladura (der.)

3.2.2 Soluciones disponibles: manipuladores de

herramientas

(Azairis) Exoesqueleto ZeroG

A pesar de su nombre comercial, el Exoesqueleto ZeroG es un brazo

mecánico que permite utilizar herramientas durante más tiempo lo

que contribuye a mejorar la calidad del trabajo realizado.

Este brazo contribuye a mejorar la ergonomía de la tarea a realizar ya

que sostiene una parte de la masa de la herramienta utilizada y

soporta la mayor parte de las vibraciones derivadas del uso de dicha

herramienta.

54

A pesar de ser relativamente móvil, puesto que el brazo se puede

colocar en un soporte que tenga ruedas, el tiempo de instalación del

brazo es de 1 hora por lo que no es apto para ser cambiado con

frecuencia de sitio.

Ilustración 25: Exoesqueleto ZeroG

Soporte Soporte estable situado detrás del

puesto de trabajo

Carga max. 16Kg

Nº de ejes 5 ejes


Formación Formación sobre el uso de unos 30min

Precio 10000€

Tabla 12: Características del exoesqueleto ZeroG

(Azairis) Exoesqueleto X-Ar

En este caso, se trata de un exoesqueleto concebido para soportar el

peso de los brazos del operario mientras realiza tareas repetitivas,

todo ello sin limitar la capacidad de movimiento de dicho operario.

El exoesqueleto se coloca por medio de brazales elásticos en los

antebrazos del operario y se sujeta en el respaldo de una silla de

trabajo o bien en otro tipo de soporte estable.

55

Ilustración 26: Exoesqueleto X-Ar

Soporte Soporte estable situado detrás del

puesto de trabajo

Carga max. 5,9Kg

Nº de ejes 3 ejes


Formación No necesaria

Precio 5000€

Tabla 13: Características del exoesqueleto X-Ar

(RB3D) Asistente manipulador de herramientas-7A15

Esta solución representa mejor el concepto de cobot, se trata de un

brazo poliarticulado cuyos ejes están enteramente motorizados. Esto

permite realizar tareas con mucha flexibilidad y precisión. Por otra

parte, el cambio de herramienta en el extremo del brazo se puede

realizar rápidamente por lo que resulta interesante para operaciones

que requieran el uso de distintas herramientas.

Las dimensiones del brazo se pueden modificar para responder mejor

a las exigencias del entorno de trabajo pero estas modificaciones

tienen un límite por lo que hay entornos en los que el robot no puede

trabajar.

56

Ilustración 27: Robot 7A15

Soporte Base con poste rotatorio. Se puede

desplazar con un carro elevador de 2,5T

Carga max. 25Kg

Nº de ejes 7 ejes motorizados

Velocidad max. 1m/s

Fuente de energía Eléctrica (380V/50Hz; 3KW)

Formación Formación sobre el uso y el

mantenimiento

Precio 175000€

Tabla 14: Características del robot 7A15

(Tecnospiro Machine Tool SL) 3-Arm Series 3

Esta solución consiste en una combinación de brazos radiales con un

brazo pendular lo que permite realizar rotaciones de 360º entre ellos.

Los brazos son personalizables en función de los esfuerzos que deba

soportar el mecanismo, cada brazo es construido por separado lo que

permite reforzar alguno de ellos en particular si es necesario.

Por otra parte, posee un sistema de bloqueo de posición (manual o

neumático) que permite bloquear el conjunto entero en una posición

determinada o bien bloquear solo una parte del mismo.

57

Ilustración 28: Brazo 3-Arm

Soporte Base fija al suelo o al techo

Carga max. 35Kg

Alcance max. 1868mm

Nº de ejes 4 ejes

Fuente de energía Mecánica; neumática

Precio -

Tabla 15: Características del brazo 3-Arm

3.2.3 Brazos robóticos autónomos

(KUKA) LBR IIWA 14 R820

Este brazo robótico está diseñado para funcionar de la siguiente

manera: el operario realiza un mapeado digital del entorno donde va

a trabajar el robot para posteriormente guiarlo manualmente. Esto

crea un recorrido que el robot va memorizando para repetirlo

posteriormente. De esta manera, se pueden programar tareas

repetitivas.

Los ejes del brazo cuentan con sensores del par de rotación lo que le

otorga una gran precisión. Asimismo, posee sensores de proximidad

58

que le obligan a reducir drásticamente su velocidad en caso de

distancia peligrosa con el operario.

Sin embargo, su reciente aparición en el mercado hace que todavía

sea un modelo en desarrollo por lo que su uso todavía está limitado a

salas blancas.

Ilustración 29: Brazo robótico KUKA

Soporte Base fija al suelo, pared o al techo

Carga max. 14Kg

Alcance max. 820mm

Nº de ejes 7 ejes

Fuente de energía Eléctrica

Precio -

Tabla 16: Características del brazo robótico KUKA

(MIP ROBOTICS) Robot Junior 300

MIP ROBOTICS es una empresa joven formada por ingenieros

recién diplomados del ENSAM (Ecole Nationale Supérieure des Arts

et Métiers) que proponen una tecnología propia. Esta empresa fue

una revelación en el seminario de robots organizado por Yonnel

Giovanelli. Su brazo robótico dispone de una interfaz programable

muy intuitiva. La empresa propone además una opción de

personalización completa del brazo en función de las

59

especificaciones técnicas de la tarea a realizar y de las características

del entorno de trabajo.

Ilustración 30: Brazo robótico JUNIOR 300

Soporte Base fija sobre una mesa de trabajo

Carga max. 5Kg

Alcance max. 600mm (adaptable)

Nº de ejes 4 ejes

Fuente de energía Eléctrica (24V o 220V)

Precio -

Tabla 17: Características del brazo robótico JUNIOR 300

3.2.4 Correspondencias puesto-solución

Después de hacer un análisis de los puestos de interés y de la

tecnología disponible, se eligieron 4 soluciones potenciales.

Se eligió el exoesqueleto ZeroG por su facilidad de uso y por su

precio bajo comparativamente con el resto de soluciones. También se

eligió el exoesqueleto ErgoSante por ofrecer más capacidad de carga

y una envergadura razonable que no limitaba significativamente la

capacidad de movimiento del operario.

60


El robot colaborativo 7A15 supone una de las mejores soluciones en

cuanto a la facilidad de cambio de distintas herramientas en una

misma operación. Además, sus 7 ejes motorizados permiten una

movilidad muy buena a la par que una protección eficaz contra las

vibraciones.

Por último, el brazo 3-Arm presenta unas características similares al

exoesqueleto ZeroG por lo que puede resultar interesante una

comparativa de ambos operando en las mismas condiciones.

61

CAPÍTULO IV: SOLUCIONES

ELEGIDAS E IMPLEMENTACIÓN

62

4.1 Presentación de los resultados a la SNCF Se presentaron las propuestas procedentes de este estudio el 9 de febrero a

los directivos del CTI de Oullins. La presentación estaba principalmente

dirigida a la Sra. Rat, al director del CTI, a los directores de las Unidades

Operacionales y un ergónomo el equipo de Yonnel Giovanelli.

Esta presentación tenía por objetivo divulgar los avances de este estudio y

sensibilizar tanto al director del CTI como a los DUO sobre el interés de

esta temática para la SNCF. Del mismo modo, la presentación buscaba

desbloquear fondos y conseguir la autorización del equipo de Yonnel

Giovanelli para llevar a cabo pruebas con las soluciones que se eligiesen.

Tras la presentación, se obtuvo la autorización para realizar la compra de

un brazo robótico que sería probado en el sector de los bobinados del

inducido ya que existía una voluntad por parte de la SNCF de aportar con

urgencia una solución viable que pudiese paliar los problemas ergonómicos

asociados a este puesto. Además, según se pudo observar, en el mercado

había mayor disponibilidad de brazos robóticos adaptados al tipo de tareas

desempeñadas en dicho puesto.

Esta presentación sirvió también para descartar ciertas soluciones

potenciales gracias al estudio realizado por el ergónomo sobre algunas de

las soluciones potenciales. De esta manera, el arnés de postura Laevo se

descartó puesto que era más eficaz en tareas estáticas que en tareas

dinámicas. Por otra parte, gracias a la presentación, se pudo sugerir in situ

otro tipo de soluciones no relacionadas con los robots colaborativos, como

en el caso de la manipulación de los rodamientos, el principal

inconveniente era el congelador a nivel de suelo que hacía que los

operarios tuviesen que agacharse a la hora de manipular dichos

rodamientos, la solución obvia pasaba por colocar el congelador a mayor

nivel para que no existiese ese problema.

63

Ilustración 32: Foto de la posición del congelador

Finalmente, se abrió una vía de diálogo con el servicio de compras del CTI

para adquirir el brazo robótico 3-Arm de Tecnospiro Mach para realizar

pruebas con las distintas herramientas del sector de sustitución de

bobinados. Asimismo, se eligió el exoesqueleto ErgoSante para realizar una

comparativa entre ambas soluciones.

64

4.2 Ensayos Los ensayos se realizaron el 23 de marzo, estuvieron presentes ergónomos

del equipo de Yonnel Giovanelli para la toma de medidas. Estas medidas

serán utilizadas por la SNCF para realizar comparativas entre el trabajo con

la ayuda del brazo robótico y el trabajo sin la ayuda.

Ilustración 33: Ensayos con el brazo 3-Arm

Ilustración 34: Herramienta acoplada al brazo (izq.) y operario equipado con sensores para la toma de medidas

65

Por otra parte, se hicieron pruebas con el exoesqueleto ErgoSante pero la

estructura de éste se reveló ser un inconveniente para la tarea puesto que

chocaba con la estructura de la pieza bloqueando parcialmente los

movimientos.

Ilustración 35: Exoesqueleto desmontado (izq.) y colisión de la envergadura del exoesqueleto con la pieza

Ilustración 36: Operario equipado con el exoesqueleto

66

CAPÍTULO V: CONCLUSIONES

67

5.1 Conclusiones del proyecto Después de haber realizado un estudio sobre la tecnología disponible en el

mercado a la par que una observación minuciosa de los puestos que

presentaban un especial interés en encontrar una solución adecuada a sus

necesidades, se consiguió seleccionar posibles candidatos para el nuevo

CTI de la SNCF. Por otra parte, se redactó un catálogo (adjunto en anexo)

con el elenco de soluciones estudiadas para que pueda servir de base de

estudio eventual el equipo de ergónomos de la SNCF.

Asimismo, la presentación realizada a la SNCF sirvió para identificar los

talleres que necesitaban una solución con más urgencia y también para

proponer soluciones que no tenían que ver con la temática de los robots

colaborativos pero que eran igual de válidas e incluso económicamente más

atractivas.

Finalmente, este estudio puede servir como base para realizar un estudio

más profundo y más técnico sobre las soluciones que al final fueron

elegidas por la SNCF. Además, sirve como ejemplo para los demás CTI

cuando se vean involucrados en tareas de modernización de sus

instalaciones.

5.2 Conclusiones personales Este proyecto ha servido para enseñarme a visualizar las diferentes

jerarquías que se establecen en una empresa. Es decir, las expectativas de

los directivos suelen ser diferentes de las de los operarios. Los directivos

suelen tener una visión más amplia pero más orientada hacia la búsqueda

de beneficios económicos para la empresa en detrimento de una visión más

social y más cercana a las condiciones de trabajo del operario. Para paliar

esta situación se crean departamentos de mejora continua cuyo objetivo es

encontrar soluciones para los problemas que puedan surgir en el ejercicio

de cualquier actividad laboral. Por ello es necesario que estos

departamentos estén informados sobre las nuevas mejoras tecnológicas que

son susceptibles de resultar interesantes para un determinado puesto.

A pesar de esto, no siempre es fácil mantener las instalaciones actualizadas

porque antes de realizar dicha actualización es necesario hacer un estudio

previo. Aquí es donde resulta interesante para las empresas proponer dichos

estudios a grupos de estudiantes, ya que a pesar de que el grado de

68

tecnicidad no sea tan alto, sirve para agilizar los posibles estudios internos

que estén proyectados para un futuro en la empresa. Además, encargar un

proyecto a unos estudiantes resulta beneficioso tanto para los propios

estudiantes que así trabajan con un tema relacionado con el mundo de la

industria como para la empresa ya que ésta no asume riesgo económico

alguno hasta que no está completamente segura que los resultados del

estudio son pertinentes.

Por otra parte, los plazos en las grandes empresas suelen ser largos, es

decir, desde el momento en que se presenta y se escoge una solución hasta

el momento de realizar de realizar pruebas con dicha solución puede pasar

fácilmente un mes, lo que puede originar períodos de inactividad si el

proyecto no está suficientemente planificado.

En resumen, este proyecto me ha enseña a desenvolverme en un ámbito

cercano al profesional y a los desafíos a los que debe hacer frente un

ingeniero que trabaje en el departamento de mejora continua.

69

CAPÍTULO VI: REFERENCIAS

70

6.1 Páginas web



















71

ANEXOS

1

Catalogue des

solutions techniques

Projet d’amélioration des conditions

de travail en partenariat avec

2

Sommaire

Assistance au port de charges .......................................................................................................................................... 3

Les porteurs collaboratifs ............................................................................................................................................. 4

Le manipulateur électrique intelligent- 1A 100 ........................................................................................................ 5

Bras ScaraParts(N1,N2,N3) ....................................................................................................................................... 6

Potence à axe déporté .............................................................................................................................................. 7

Potence mobile ......................................................................................................................................................... 8

Toppy Web 600 PF511/PF512 ................................................................................................................................... 9

Les exosquelettes ........................................................................................................................................................ 10

Hercule V3- HV3 ...................................................................................................................................................... 11

L’exosquelette Exhauss™ ........................................................................................................................................ 12

Harnais de posture Laevo ....................................................................................................................................... 13

Manipulation d’outils ..................................................................................................................................................... 14

Les co-manipulateur d'outils ....................................................................................................................................... 15

ExoSquelette X-Ar ................................................................................................................................................... 16

ExoSquelette ZeroG ................................................................................................................................................ 17

L’assistant à la manipulation d’outils-7A15 ............................................................................................................ 18

Les robots autonomes................................................................................................................................................. 19

YuMiⓇ - IRB 14000 ................................................................................................................................................. 20

Cr-35iA..................................................................................................................................................................... 21

P-Arm 2 ................................................................................................................................................................... 22

LBR IIWA 7/14 R800 ................................................................................................................................................ 23

UR3 / 5 / 10 ............................................................................................................................................................. 24

RobotJunior300 ....................................................................................................................................................... 25

Syb4/Syb6 ............................................................................................................................................................... 26

3

Assistance au port de

charges

4

Les porteurs collaboratifs

5

Le manipulateur électrique intelligent- 1A 100

Avantages :

Différents préhenseurs : pince, ventouses, électro-aimant ou crochet.

Sécurité : les axes non-motorisés sont équipés de freins qui sécurisent la mise en position du manipulateur, en

évitant des accidents.

Souplesse : Possibilité de modification des dimensions du robot sur demande pour respecter les contraintes

d’un certain environnement.

Précision : Pilotage en effort permettant un contrôle total de la vitesse et de la force

Limitations d’utilisation :

Encombrement du robot.

Temps d’échange des préhenseurs relativement long, mieux adapté pour la manipulation de pièces très

similaires.

Rayon d’action support fixe 2m

Support mobile Aérien portée adaptable

Charge max dont outils 150kg

Course verticale 1m

Vitesse maxi 1m/s

Nombre d’axes 3 axes dont 1 motorisé

Source d’énergie Électrique (380V/50Hz ;

2,5KW)

Formation Utilisateur & maintenance

Prix 150 000€

I.1. Assistance au port de charge / Les porteurs collaboratifs

6

Bras ScaraParts(N1,N2,N3)

Avantages :

Possibilité d’utiliser tout type d’outil manuel sur cahier des charges : aimant manuel, pinces pneumatiques

et palonnier à ventouses ou à aimants.

Sécurité : Le bras manipulateur est robuste et fiable, pour une utilisation adaptee a un environnement

industriel.

Souplesse : 3 versions adaptées à des différentes utilisations :

Électrique : Positionnement très précis (< 1mm) et phase d’approche et de dégagement

nécessitant souplesse et rapidité ;

Pneumatique: Opérations de chargement et déchargement simples, rapides et nécessitant peu de

précision (~1cm) ;

Équilibré mécaniquement : Support d’outils de charge constante et reprise de couple jusqu’à

1000N.m dans l’axe horizontal.

Mobilité : Plusieurs déclinaisons de socles mobiles permettent de déplacer le bras manipulateur au sein

d’une zone de production. Dans cette configuration, l’installation sur site est rapide et ne nécessite aucun

genie civil.



Support mobile Plusieurs déclinaisons de socles

mobiles disponibles

Rayon d’action 2m (N1 et

N2)

1,8m (N3)

Charge max dont outils 50Kg (N1 et

N2)

100Kg (N3)

Course verticale 1m (N1 et

N2)

1,2m (N3)

Nombre d’axes

Source d’énergie Électrique (220V mono) ;

pneumatique (6bar) ; mécanique

Formation Utilisation et maintenance

Prix 20000-30000€


7

Potence à axe déporté

Avantages :

Possibilité d’utiliser nombreux types de préhenseurs selon cahier des charges.

Sécurité : La potence est rigide ce qui sécurise la prise.

Précision : Le système de montée-descente est entièrement électrique ce qui lui donne une bonne

précision, sans balancement ou basculement.


Encombrement de la potence.

Besoin de plusieurs préhenseurs pour différentes applications.

La potence est fixe à son environnement de travail.

Support Fixée au sol

Rayon d’action 4m

Charge max dont outils 50-100Kg

Course verticale 1m ajustable

Nombre d’axes

Source d’énergie Électrique (220/240V) ou

pneumatique (6bar)


Prix 30000€


8

Potence mobile

Avantages :

Possibilité d’utiliser nombreux types de préhenseurs selon cahier des charges.

Sécurité : La potence est rigide ce qui sécurise la prise.

Mobilité : socle électrique mobile.

Fluidité : articulations sur doubles pivots, peut être utilisée dans des environnements exiguës.


Besoin de plusieurs préhenseurs pour différentes applications.

.

Support Sur socle mobile

Rayon d’action 2m

Charge max dont outils 50Kg

Course verticale Adaptable

Nombre d’axes 5 axes

Source d’énergie Mécanique


Prix 20000€


9

Toppy Web 600 PF511/PF512

Avantages :

Sécurité : les pinces sont recouvertes avec du caoutchouc pour éviter la déformation des pièces

Souplesse : Possibilité de faire des rotations de 90º des pièces.


Encombrement du chariot.

Charge max. 600Kg

Prise Pince

Diamètre pièce 500-1270 mm

Hauteur de

levée max. 1600 mm

Traction Manuelle (PF511); Électrique

(PF512)

Source

d’énergie Batterie; 12V/100Ah (PF511),

24V/110Ah (PF512)

Prix

I.1. Assistance au port de charge

10

Les exosquelettes

11

Hercule V3- HV3

Avantages :

Facilité d’être mis ou enlevé grâce aux 2 états de fonctionnement.

Souplesse : la plateforme permet de greffer des différents types d'accessoires.

Guidage ergonomique placé sur le dessus de la plateforme avant.


Limité à des milieux secs et non corrosifs.

Non adapté pour des charges très lourdes.

Meilleure adaptation à des grands espaces due à l'encombrement de l’exosquelette.

Modèle en développement, limité au laboratoire ou à la R&D.

Architecture 14 degrés de liberté dont 4

motorisés

Masse avec batteries 30Kg

Charge max. dont outils 40kg

Autonomie 4h en utilisation nominale

Vitesse de marche 5km/h sur sol plat


Prix 150 000€

I.2. Assistance au port de charge/Les exosquelettes

12

L’exosquelette Exhauss™

Prix : 8000€

Avantages :

Exosquelette entièrement mécanique et léger.

Facilité d’être installé aux postes de travail sans besoin de maintenance électrique ou électronique.

Plusieurs gammes d’exosquelettes :

Le modèle Hanger : permet la suspension d’un outil à une hauteur choisie.

Le modèle Assembler : bras fixe qui permet la manipulation d’une charge à un poste fixe assis.

Le modèle Transporter : bras qui peut soutenir un objet tout en le dirigeant avec précision

Le modèle Worker : apporte assistance aux deux bras quand ils sont en déplacement

Le modèle Stronger : apporte assistance au deux bras en ajustant la force selon la charge à

déplacer.


Limité à des milieux secs.

Non adapté pour des charges très lourdes.

Meilleure adaptation à des grands espaces due à l'encombrement de l’exosquelette.

Modèle en développement, limité au laboratoire ou à la R&D.


13

Harnais de posture Laevo™

Prix : 2000€

Avantages :

Soutient dorsal qui permet de corriger des mauvaises postures.

Structure flexible qui permet à l’usager de se déplcer facilement avec le harnais équipé

Harnais ajustable en fonction de l’usager.


Plus adapté pour des actions qui impliquent des mouvements du dos répétitifs

Non adapté pour des charges lourdes.


14

Manipulation d’outils

15

Les co-manipulateur d'outils

16

ExoSquelette X-Ar

Avantages :

Exosquelette de support de bras destiné aux activités manuelles permettant d’améliorer la précision des

gestes et réduire la fatigue de l’opérateur.

Liberté complète de mouvement : Les gestes et le savoir-faire des opérateurs sont conservées.

Suppression des TMS (Troubles Musculo-Squelettiques) : Le partage de masse améliore l’ergonomie de l’action

réalisée par l’opérateur.

Productivité : diminution des arrêts de travail et augmentation de la qualité du travail.

Bras 100% mécanique.


Besoin d’une structure stable pour servir de support au bras mécanique.

Temps d’installation relativement élevé.

Support Support stable derrière le

poste de travail

Charge max dont outils 5,9kg


Formation Pas nécessaire

Prix 5000€

II.1. Manipulation d’outils / Les co-manipulateur d'outils

17

ExoSquelette ZeroG

Avantages :

Liberté complète de mouvement : Les gestes et le savoir-faire des opérateurs sont conservées.

Suppression des TMS : Le partage de masse améliore l’ergonomie de l’action realisée par l’opérateur

Productivité : utilisation des outils sur une période plus longue, diminution des arrêts de travail et

augmentation de la qualité du travail.

Bras 100% mécanique.


Besoin d’une structure stable pour servir de support au bras mécanique.

Environ une heure pour l’installation.

Support Support stable derrière le

poste de travail

Charge max dont outils 16kg


Formation Moins de 30 min

d’entraînement

Prix 10000€

II.1. Manipulation d’outils / Les co-manipulateur d'outils

18

L’assistant à la manipulation d’outils-7A15

Avantages :

Différents outils : meulage, vissage, piquage et ponçage.

Sécurité : évite les accidents en garantissant un maintien ferme et une position sûre de l’outil.

Souplesse : Possibilité de modification des dimensions du robot sur demande pour respecter les contraintes

d’un certain environnement.

Précision : Pilotage en effort permettant un contrôle total de la vitesse et de la force



Support Dalle lestée et poteau, déplaçable

avec chariot élévateur 2,5 Tonnes

Capacité d’effort en

extrémité outil 250N

Nombre d’axes 7 axes motorisés

Vitesse max. en

extrémité outil 1m/s

Source d’énergie Électrique (380V/50Hz; 3KW)


Prix 175000€

II.1. Manipulation d’outils-Les co-manipulateurs d’outils

19

Les robots autonomes

20

YuMiⓇ - IRB 14000

Avantages :

Collaboration : Possibilité de travailler face à face à un opérateur ou cote à cote.

Sécurité : en cas de contact brusque ou imprévu le robot s’arrête instantanément. Il peut être remis en marche

très rapidement.

Robot d’une haute précision


Limité à des charges légères.

Principalement utilisé pour l’assemblage de petites pièces, notamment des circuits électroniques.

Robot mieux adapté pour son utilisation en salles blanches ou en chaîne d’assemblage de petites pièces..

.

Support Table de travail

Nombre d’axes 7


Portée maxi 500mm

Vitesse maxi 1,5 m/s

Prix

II.2. Manipulation d’outils / Les robots autonomes

21

Cr-35iA

Avantages :

Sécurité : Adapté à un environnement industriel, le robot peut travailler en collaboration avec des opérateurs vu qu’il s’arrête immédiatement s’il touche un humain ou si l’opérateur le tire en cas de risque.

Fiabilité : Ce robot est très fiable en s’appuyant sur des fonctions intelligentes comme la vision intégrée qui lui permet de reconnaître des objets.

Précision : Le robot est plus précis que les mains de l’opérateur et garantit un bonne répétabilité. Idéal pour travail en lignes de production ou en opérations d’assemblage.


Encombrement du robot. Le robot est fixe à son environnement de travail. Sa mobilité réduite pose des difficultés pour le

transporter dans l’usine.

Support Fixé au sol

Vitesse max. 250mm/s-750mm/s (si

l’environnement es surveillé

par un opérateur)


Portée maxi 1813mm

Prix


22

P-Arm 2

Avantages :

Collaboration : Robot léger, facile à déplacer

Sécurité : en cas de contact brusque ou imprévu le robot s’arrête instantanément. Il peut être remis en marche

très rapidement.

Robot d’une haute précision



Principalement utilisé pour l’assemblage de petites pièces, notamment des circuits électroniques.

Robot mieux adapté pour son utilisation en salles blanches ou en chaîne d’assemblage de petites pièces.


Nombre d’axes 6


Portée maxi 775mm

Prix


23

LBR IIWA 7/14 R800

Avantages :

Précision : très importante due aux capteurs de couple dans chacun de ses axes.

Sécurité : en cas de contact brusque ou imprévu le robot réduit sa vitesse de travail instantanément. Pas besoin

de grille de sécurité.

Guidage : numérisation de l’espace de travail et mémorisation par le robot du parcours indiqué par l’opérateur

lors de son travail

Disponibilité de trois modes de port de charge en fonction des besoins de l’opérateur.



Principalement utilisé pour le vissage de pièces ou l’assemblage de petites pièces.


Support Fixé au sol, au mur, au

plafond

Nombre d’axes 7

Charge max dont outils 7Kg 14Kg

Portée maxi 800mm 820mm

Source d’énergie

Prix


24

UR3 / 5 / 10

Avantages :

Versatilité : conçu pour l’assemblage de pièces ou pour des tâches de collage, vissage, peinture, etc.

Sécurité : en cas de force de contact supérieure à 50N le robot s’arrête.

Robot d’une haute précision.

La dernière articulation du bras robotique peut pivoter à l’infini ce qui permet de ne pas avoir à acheter des

outils spécifiques de vissage.



Principalement utilisé pour le vissage de pièces ou l’assemblage de petites pièces.



Nombre d’axes 6

Charge max dont outils 3Kg 5Kg 10Kg

Portée maxi 500mm 850mm 1300mm

Prix


25

RobotJunior300

Avantages :

Possibilité d’utiliser différents préhenseurs : pinces (électriques ou pneumatiques), ventouses, etc. Sécurité : le robot s’arrète imédiatement en cas de choc. Facile à utiliser : la programmation du robot ne requiert pas de pré-requis grâce à un logiciel intuitif. Robot industriel à prix réduit. Installation et intégration du robot à un environnement spécifique sur demande.


Vitesse pas importante. Limité à des charges légères.

Support Fixé à une surface

Nombre d’axes 4

Vitesse max. 250mm/s

Portée maxi 600mm (adaptable sur

demande)

Prix


26

Syb4/Syb6

Avantages :

Capable de générer d’efforts pour l’assemblage.

Offre une assistance à la manipulation ce qui facilite l’interaction avec l’opérateur.

Précision : présence de capteurs articulaires d’haute qualité en l’assurant une bonne précision si automatisé.


Limité à des salles blanches et à la R&D.

Support Sur socle


Nombre d’axes 4 6

Vitesse max 1m/s

Prix

II.2. Manipulation d’outils / Les co-manipulateurs d’outils

Estudio de la integración de robots colaborativos en una ... · nueva planta de mantenimiento ......

Documents

Transcript of Estudio de la integración de robots colaborativos en una ... · nueva planta de mantenimiento ......