Llevando la automatización de robots industriales a nuevas alturas

Skyline Robotics ha logrado lo que muchas otras empresas intentaron pero no lograron perfeccionar. La empresa israelí ha logrado automatizar el lavado de ventanas de los rascacielos del mundo, una tarea que se ha realizado manualmente durante más de 100 años.

Para automatizar la tarea de limpieza de ventanas, Skyline desarrolló Ozmo, un sistema que combina un robot industrial, un sistema de visión computarizado, inteligencia artificial (IA) y tecnologías de aprendizaje automático. Lo que antes requería de tres a cuatro meses de trabajo manual, Ozmo lo hace automáticamente en aproximadamente la mitad del tiempo. Pero lo más importante es que el sistema garantiza la seguridad al retirar a los trabajadores humanos de la plataforma o “canasta” de lavado de ventanas.

La limpieza manual de ventanas requiere de tres o cuatro personas: dos en la canasta, una en el techo y, en algunos casos, otra persona en el suelo. Ozmo requiere solo una persona en el techo para controlar la canasta, las fuentes de energía y agua y la grúa, mientras el robot hace la limpieza.

Para su suministro de energía y agua, Ozmo está definido para encajar en la infraestructura de la unidad de mantenimiento de edificios (BMU) existente de un edificio. Dentro de la cesta, una mesa alberga varios tipos de sensores y ordenadores. El brazo robótico y su cámara LiDAR, que utiliza láseres para obtener imágenes, están colocados encima de la mesa. Una vez que la mesa se sujeta a la canasta lavacristales preexistente de un edificio, el sistema está listo para funcionar.

Según Ross Blum, director de operaciones de Skyline Robotics, el equipo de Skyline ha estado trabajando en el proyecto Ozmo durante los últimos cinco años y tomando medidas iterativas a lo largo del camino para integrar todas las piezas de tecnología necesarias. Estos incluyen el propio robot industrial y la programación que permite que su brazo imite los movimientos humanos para limpiar ventanas.

"El brazo del robot se comunica con la cámara LiDAR que proporciona 'visión' al robot y con un sensor de fuerza y ​​torsión al final del cepillo de limpieza que le da a Ozmo la sensación de 'tocar'", explicó Blum. “El software del sistema actúa como el cerebro y recopila datos de varias cámaras y sensores diferentes a una velocidad de aproximadamente 200 veces por segundo para ajustar los movimientos del robot y lograr la ruta de limpieza más eficiente posible mientras automatiza el descenso de Ozmo por la ladera de un rascacielos. "

Para el sistema Ozmo, Skyline emplea la versión impermeable de un robot industrial KUKA Robotics KR AGILUS junto con una IA basada en software que hace posible la aplicación de lavado de ventanas. Skyline desarrolló un algoritmo que permite la retroalimentación para el control de la fuerza y ​​otras variables que luego controlan cuánta presión aplica el robot al vidrio.

El alcance del robot se extiende hasta 1,1 metros. Según Blum, "Uno de los factores más importantes para que Skyline eligiera KUKA no fue sólo la credibilidad de la marca y el equipo de clase mundial que la respalda, sino también porque el brazo robótico de KUKA puede soportar los rigores de un entorno al aire libre, mientras que el La mayoría de las otras marcas no lo hacen”.

Blum añadió que los robots tienen clasificación IP65 y son muy confiables, y que su movimiento de seis ejes también era importante para Skyline, especialmente cuando se trata de abordar geometrías de fachada complejas que encuentran en un edificio. El microcontrolador KUKA KR C5 también jugó un papel importante a la hora de cumplir con las limitaciones de peso de la cesta, que varían en todo el mundo. El controlador pesa hasta 35 libras. menos que otras opciones y ocupa considerablemente menos espacio. En algunos casos, esto permitirá a Skyline colocar varios brazos en una canasta, incluso con límites de peso más bajos.

"Queremos dominar la frontera cuando se trata de llevar robots fuera de entornos controlados", dijo Blum. “Y para lograrlo, creemos que KUKA es el proveedor de automatización adecuado con el que asociarnos. Están dispuestos a llevar la robótica más allá de las aplicaciones típicas”.

Toda la tecnología incorporada en Ozmo es sumamente avanzada, especialmente sus componentes de software y hardware. Permiten a Skyline no sólo controlar y ajustar los movimientos del robot sobre la marcha, sino también estabilizar, en tiempo real, la cesta/plataforma del sistema en la que se desplaza el robot. Lo que hace que esto sea tan desafiante es tener que ajustarse a variables inesperadas, como ráfagas de viento o mal funcionamiento de la grúa, que podrían hacer que un lado de la canasta descienda más que el extremo opuesto. Ozmo puede procesar todas estas variables y compensarlas instantáneamente para garantizar una limpieza de calidad y el camino de descenso más eficiente para hacerlo.

Para la estabilización, Ozmo utiliza el propio brazo robótico de KUKA como método para aplicar una fuerza contraria a una cesta no estabilizada. El brazo del robot permanece contra la ventana del edificio durante medio segundo más para evitar que la cesta se balancee. Según Blum, Skyline es la primera y única empresa de robótica que utiliza con éxito el brazo del robot de esta manera.

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"Muchas empresas de robótica quieren entrar en el negocio de la limpieza automatizada de ventanas", dijo el presidente y director ejecutivo de Skyline Robotics, Michael Brown. “La verdad del asunto, sin embargo, es que hacerlo es muy complejo y matemático, especialmente en términos de IA y aprendizaje automático. No se puede simplemente meter a un robot en una canasta y pensar que eso es todo. Llevamos años trabajando con limpiacristales para perfeccionar nuestro sistema y asegurarnos de que tenga los algoritmos necesarios para todas las variables posibles”.

También señaló que las asociaciones han sido clave para el desarrollo de Ozmo. "KUKA nos ha estado asesorando en cada paso del camino y realmente no podríamos pedir un socio mejor", afirmó. “Una vez que hayamos completado lo que yo llamo la etapa de prueba de concepto en la ciudad de Nueva York, planeamos volver a reunirnos con KUKA para discutir y obtener información sobre cómo podríamos modificar o mejorar aún más nuestro producto con su tecnología. Para nosotros, la colaboración con KUKA es fundamental para el éxito de nuestro negocio”.

Este artículo fue contribuido por KUKA (Sterling Heights, MI). Para mas informacion, visite aqui .

Este artículo apareció por primera vez en la edición de agosto de 2023 de la revista Motion Design.

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