Stretch de Boston Dynamics sitúa a los robots móviles a la vanguardia de la tecnología intralogística

La robótica móvil está destinada a adquirir una relevancia cada vez mayor con los avances de la industria intralogística. Muchas soluciones trasladan cajas y contenedores del punto A al punto B. Las limitaciones surgen cuando tienen que levantar cajas de cartón de cintas transportadoras o de semirremolques y contenedores de transporte para paletizar y despaletizar. Para satisfacer mejor los requisitos de los almacenes y centros de distribución, Boston Dynamics ha desarrollado una innovadora solución robótica llamada Stretch. La solución móvil autónoma de manipulación de cajas para aplicaciones de descarga combina las tres décadas de experiencia en I+D del líder en robótica con las tecnologías de automatización y seguridad integrada de Beckhoff.

Stretch, un sistema diseñado desde cero para satisfacer las necesidades de esta industria, cuenta con una base compacta con una gran capacidad de maniobra que se desplaza con seguridad en cualquier dirección, y es capaz de sortear rampas u otros obstáculos. Un mástil de percepción emplea un sistema de visión por ordenador avanzada para la detección rápida y precisa de casos. La característica que diferencia a Stretch de otros sistemas es su brazo robótico específico con siete grados de libertad y pinza de vacío adaptable, que trabaja con el sistema de percepción para manipular el conjunto más amplio posible de cajas de cartón. Una batería de alta capacidad opcional es capaz de suministrar alimentación a Stretch durante dos turnos completos, a fin de permitir un proceso de descarga continuo y flexible.

Al igual que otros diseños robóticos de Boston Dynamics, Stretch ayuda a las personas a gestionar tareas monótonas, poco higiénicas y peligrosas en los procesos de fabricación y almacenamiento, tal y como explica Matthew Meduna, director técnico de ingeniería de hardware de Stretch: “Los usuarios de Spot aprecian en gran medida poder disponer de un robot que automatiza con eficacia tareas como la inspección de equipos industriales, la detección de gases peligrosos o la investigación de paquetes sospechosos, con el objetivo de mantener a las personas fuera de peligro. En el caso de Stretch, la automatización de tareas complejas de realizar con personal permanente en almacenes e instalaciones 3PL, como la descarga de remolques, representa un valor añadido significativo”.

Boston Dynamics se planteó varios objetivos con Stretch. El robot debía ofrecer la autonomía necesaria para reaccionar de manera inteligente a los cambios en su entorno y a los requisitos de manipulación, lo que constituye otro factor clave de diferenciación en el mercado. Necesitaba ampliar las altísimas capacidades de manipulación de las demás plataformas de Boston Dynamics para ofrecer un valor significativo a los clientes de la intralogística. Además, debía brindar la movilidad necesaria para poder trasladar la autonomía y las capacidades de manipulación de un trabajo a otro a lo largo de todo el día. Sin embargo, para lograr estas prestaciones con una alta disponibilidad del sistema, la solución Stretch debía ofrecer sólidas funciones de seguridad a fin de evitar lesiones o daños.

“Teníamos que encontrar una solución que fuera compatible con todos los tipos de sensores y funciones de seguridad necesarios para el robot, y que ofreciera una compatibilidad fiable con los protocolos de comunicación de seguridad de canal negro a través de Ethernet”, explica Meduna. “Beckhoff ofrecía la solución perfecta con las tecnologías TwinSafe de seguridad funcional integrada y control de máquinas”.

El equipo de ingeniería de Boston Dynamics comenzó a trabajar con expertos locales de Beckhoff, entre los que se encontraba el ingeniero de ventas regional Brian Buck, durante la etapa inicial del diseño de Stretch en 2019. “La flexibilidad y la amplia gama de opciones que ofrece Beckhoff fueron factores decisivos para que Boston Dynamics optara por utilizar nuestras tecnologías tanto en el robot como fuera de él, como parte de la solución integral de control y seguridad”, apostilla Buck.

TwinSafe aprovecha el fiable estándar Fail Safe over EtherCAT (FSoE), que cuenta con la certificación TÜV, y que incluso permite la transición de estados de seguridad a través de wifi en una arquitectura de seguridad jerárquica. FSoE comunica datos de seguridad a través del sistema de Ethernet industrial EtherCAT estándar, con un enfoque de canal negro. El sistema de seguridad brinda las ventajas de la comunicación en tiempo real de EtherCAT, la libre selección de topología, la disponibilidad de hasta 65 535 nodos en una red, diagnósticos exhaustivos y mucho más. La solución TwinSafe reduce el uso de cables y el cableado de los interruptores de seguridad y simplifica la gestión de distintos paquetes de software, lo que ha contribuido a que la implantación del sistema de seguridad resultase más sencilla.

Stretch también se beneficia del uso de TwinSafe SC (monocanal) de Beckhoff, que permite añadir señales analógicas estándar para la posición segura y la velocidad segura del robot móvil. TwinSafe SC admite señales estándar tanto para tareas de control como de seguridad, lo que ayuda a las máquinas a alcanzar un nivel de seguridad hasta la categoría 3, con el nivel de rendimiento d. Además, no se necesitan codificadores de seguridad especializados; en su lugar, se pueden utilizar codificadores estándar con una completa gama de tipos de señal de entrada de codificador TwinSafe SC, entre los que se encuentran la interfaz SSI, Sin/Cos, EnDat 2.2 y los codificadores incrementales RS422 y 24V HTL.

Cada robot Stretch lleva en su interior un controlador integrado CX5130, que supervisa el sistema y se comunica con un PC independiente para la gestión de la flota. “El CX5130 determina si el robot se encuentra en un entorno lo suficientemente seguro como para permitir el movimiento, y activa las zonas de distribución de energía y libera los frenos cuando lo solicita el software de control”, afirma Meduna. Junto con diversos terminales EtherCAT, los terminales TwinSafe y TwinSafe SC, entre los que se incluyen EL1918, EL2912 y EL2904, se encargan de las funciones de seguridad. Son fundamentales para controlar las articulaciones del brazo robótico, así como la velocidad y los ángulos de las ruedas. Dos interfaces de codificador monocanal validan la precisión de los datos de posicionamiento: EL5001-0090 para SSI y EL5101-0090 para codificadores incrementales con señales diferenciales (RS422) o señales TTL de un solo extremo.

integrado CX8190 con una gama similar de módulos EtherCAT y TwinSafe. Estos dispositivos leen los registros de paradas de emergencia, E/S de seguridad, detección de carros o cintas transportadoras y detección de cables de muelle o de tierra. “Esta configuración de control gestiona cualquier comunicación de seguridad en la célula que rodea al lugar de trabajo de Stretch”, explica Buck. “Además del control de torre de luces, estas tecnologías permiten al gestor de la flota controlar el estado de seguridad del robot Stretch de forma inalámbrica a través de una red wifi local. Por ejemplo, si se pulsa una parada de emergencia o una persona entra en la zona de trabajo, Stretch pasa al modo seguro”.

El software de automatización TwinCAT 3 de Beckhoff facilitó un entorno integral de ingeniería y un tiempo de ejecución para la aplicación de seguridad. El equipo de Boston Dynamics se basó en TwinCAT para programar el PLC y la lógica de seguridad, y utilizó la comunicación Ethernet en tiempo real para comunicarse mediante UDP con otros ordenadores de la solución. Con TwinCAT, los ingenieros pueden programar en los lenguajes con los que estén más familiarizados o que mejor se adapten a cada proyecto, incluidos los lenguajes IEC 61131-3 disponibles y sus extensiones orientadas a objetos, bloques de funciones y estándares informáticos en Microsoft Visual Studio. “La compatibilidad con estos estándares nos permite considerar un amplio ecosistema de componentes de automatización”, afirma Meduna. “Esto es de suma importancia a medida que seguimos desarrollando soluciones integradas”.

Stretch se lanzó al mercado a principios de 2022 con notables características que lo diferenciaban de otros robots móviles disponibles. Stretch es capaz de descargar de forma autónoma camiones y contenedores de transporte, sin renunciar a una impresionante flexibilidad. Con una potente pinza de vacío y un avanzado sistema de visión, el robot puede manipular una gran variedad de tipos de envases de hasta 22 kg, sin necesidad de programar previamente el número de referencia ni el tamaño de la caja. Incluso es capaz de recuperar de forma autónoma los paquetes que se desplazan o se caen durante el proceso de descarga.

La sólida cartera de productos de Beckhoff y el apoyo fiable de los ingenieros de ventas y aplicaciones son los factores que han contribuido a que el lanzamiento resultase un éxito. La gran variedad de dispositivos y opciones de Beckhoff ha permitido a Boston Dynamics mejorar rápidamente la cobertura de seguridad funcional del robot Stretch en un plazo de tiempo muy breve. “Todo esto nos ha permitido ser ágiles con los nuevos cambios de diseño y admitir una gran variedad de sensores y componentes disponibles en el mercado”, afirma Meduna.

En el futuro, Boston Dynamics tiene previsto utilizar una amplia gama de tecnologías de Beckhoff para brindar el mejor soporte a aplicaciones exclusivas de los clientes, a fin de garantizar niveles máximos de seguridad y fiabilidad a medida que evolucionan las tecnologías robóticas. “Desarrollamos y lanzamos sin descanso nuevas mejoras de software, hardware y sistemas para aumentar la capacidad de nuestros robots para ayudar a las personas en las aplicaciones del mundo real”, apostilla. “La innovación es la razón de ser de nuestra empresa. Boston Dynamics se sustenta sobre la base de 30 años de investigación y desarrollo de robots móviles avanzados; todos estos esfuerzos están ahora dando sus frutos con productos comerciales como Stretch”.

Con su enfoque en la autonomía, la flexibilidad y la seguridad, boston dynamics aplica su experiencia en robótica a una solución de robot comercial de beckhoff con tecnologías de automatización y seguridad integrada Boston Dynamics ha diseñado Stretch como una solución móvil autónoma de manipulación de cajas para aplicaciones de descarga. Foto: Boston Dynamics, 2023.