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

Dec 20, 2023

Por Mike Santora | 27 de abril de 2023

Con un enfoque en la autonomía, la flexibilidad y la seguridad, Boston Dynamics aplica su experiencia en robótica a una solución de robot comercial con automatización y tecnologías de seguridad integradas de Beckhoff.

Boston Dynamics diseñó Stretch™ como una solución móvil autónoma de manejo de cajas para aplicaciones de descarga. (© Boston Dynamics, 2023)

A medida que avanza la industria de la intralogística, la robótica móvil se volverá aún más crítica. Muchas soluciones mueven cajas de cartón y contenedores del punto A al punto B. Surgen limitaciones cuando levantan cajas de cartón de cintas transportadoras o de semirremolques y contenedores de envío para paletizar y despaletizar. Para cumplir mejor con los requisitos de los centros de distribución y almacenes, Boston Dynamics desarrolló una solución robótica innovadora llamada Stretch. La solución autónoma de manipulación móvil de cajas para aplicaciones de descarga combina las tres décadas de I+D del líder en robótica con la automatización y las tecnologías de seguridad integradas de Beckhoff.

Diseñado desde cero para satisfacer las necesidades de esta industria, Stretch cuenta con una base compacta y altamente maniobrable que se mueve con seguridad en cualquier dirección y navega por rampas u otros obstáculos. Un mástil de percepción utiliza visión artificial avanzada para una detección de casos rápida y precisa. Lo que distingue a Stretch es su brazo robótico especialmente diseñado con siete grados de libertad y pinza de vacío adaptable, que funciona con el sistema de percepción para manipular el conjunto más amplio posible de cajas de cartón. Una opción de batería de alta capacidad puede alimentar a Stretch durante dos turnos completos para permitir una descarga continua y flexible.

Al igual que otros diseños de robots de Boston Dynamics, Stretch ayuda a las personas a administrar aplicaciones aburridas, sucias y peligrosas en la fabricación y el almacenamiento, explica Matthew Meduna, director técnico de ingeniería de hardware de Stretch: "Los usuarios de Spot® encuentran un gran valor en tener un robot que automatice Tareas como inspección de equipos industriales, detección de gases peligrosos o investigación de paquetes sospechosos para mantener a los humanos fuera de peligro. De manera similar, para Stretch, hay un valor increíble en la automatización de tareas que son difíciles de mantener constantemente en almacenes e instalaciones 3PL, como la descarga de remolques. ."

El equipo de desarrollo de Stretch pone la seguridad humana en primer lugar Boston Dynamics tenía varios objetivos para Stretch. El robot necesitaba ofrecer la autonomía para reaccionar de manera inteligente a los cambios en su entorno y requisitos de manejo, que es otro diferenciador clave en el mercado. Necesitaba ampliar las capacidades de manipulación de clase mundial de otras plataformas de Boston Dynamics para proporcionar un valor significativo al cliente en intralogística. Y necesitaba proporcionar la movilidad para brindar autonomía y capacidades de manipulación de un trabajo a otro durante todo el día. Pero para lograr estas capacidades con una alta disponibilidad del sistema, la solución Stretch necesitaba brindar sólidas capacidades de seguridad para evitar lesiones o daños.

"Tuvimos que encontrar una solución que admitiera todos los diferentes tipos de sensores y funciones de seguridad necesarios para el robot y que ofreciera un soporte confiable para los protocolos de comunicación de seguridad de canal negro a través de Ethernet", dice Meduna. "Beckhoff proporcionó el ajuste perfecto con las tecnologías integradas de seguridad funcional y control de máquinas TwinSAFE".

Una opción de batería de alta capacidad puede alimentar a Stretch hasta por 16 horas para permitir una descarga continua y flexible. (© Prólogo LLC, 2023)

El equipo de ingeniería de Boston Dynamics comenzó a trabajar con expertos locales de Beckhoff, incluido 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 decidiera utilizar nuestro tecnologías tanto en el robot como fuera del robot como parte de la solución total para el control y la seguridad", agrega Buck. TwinSAFE aprovecha el estándar de confianza Fail Safe over EtherCAT (FSoE), que cuenta con la certificación TÜV, e incluso permite la aprobación de estados de seguridad a través de Wi-Fi en una arquitectura de seguridad jerárquica. FSoE comunica datos de seguridad a través del sistema Ethernet industrial EtherCAT estándar utilizando un enfoque de canal negro. Las ventajas de EtherCAT (comunicación en tiempo real, selección libre de topología, hasta 65 535 nodos en una red, diagnósticos completos y más) están disponibles para el sistema de seguridad. La solución TwinSAFE reduce el cableado, el cableado de los interruptores de seguridad y la gestión de diferentes paquetes de software, lo que ayudó a simplificar la implementación del sistema de seguridad.

Stretch también obtiene una ventaja a través de TwinSAFE SC (canal único) de Beckhoff. Esto permite la adición de señales analógicas estándar para la posición segura y la velocidad segura del robot móvil. TwinSAFE SC admite señales estándar para tareas de control y seguridad, lo que ayuda a la maquinaria a alcanzar un nivel de seguridad de hasta la categoría 3, nivel de rendimiento d. Además, no se requieren codificadores de seguridad especializados. En su lugar, los codificadores estándar se pueden utilizar con una oferta completa de tipos de señal de entrada de codificador TwinSAFE SC, incluida la interfaz SSI, Sin/Cos, EnDat 2.2, codificador incremental RS422 y codificador incremental 24V HTL.

Estandarizado, optimizado y, sobre todo, seguro Cada robot Stretch cuenta con un controlador integrado CX5130 en el interior, que monitorea el sistema y se comunica con una PC separada para la gestión de la flota. "El CX5130 determina si el robot se encuentra en un entorno suficientemente seguro para permitir el movimiento, activa las zonas de distribución de energía y suelta los frenos cuando lo solicita el software de control", dice Meduna. Junto con varios terminales EtherCAT, los terminales TwinSAFE y TwinSAFE SC, incluidos EL1918, EL2912 y EL2904, manejan la funcionalidad de seguridad. Estos son críticos para monitorear las articulaciones del brazo del robot y la velocidad y los ángulos de las ruedas. Dos interfaces de codificador de un solo canal 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 terminación única.

Un panel de gestión de flota remota garantiza la seguridad de toda la zona de trabajo utilizando un controlador integrado CX8190 con una línea similar de módulos EtherCAT y TwinSAFE. Estos leen entradas de paradas de emergencia, E/S de seguridad, detección de carros o transportadores y detección de cable de tierra o muelle. "Esta configuración de control maneja cualquier comunicación de seguridad en la celda que rodea donde está trabajando Stretch", explica Buck. "Además del control de la iluminación de la pila, estas tecnologías permiten que el administrador de la flota controle el estado de seguridad del robot Stretch de forma inalámbrica a través de una red Wi-Fi local. Por ejemplo, si se presiona una parada de emergencia o si una persona ingresa a la zona de trabajo , Stretch entrará en modo seguro".

El software de automatización TwinCAT 3 de Beckhoff proporcionó un entorno de ingeniería y tiempo de ejecución de extremo a extremo para la aplicación de seguridad. El equipo de Boston Dynamics confió en TwinCAT para programar PLC y lógica de seguridad y utilizó comunicación Ethernet en tiempo real para hablar UDP con otras computadoras en la solución. Con TwinCAT, los ingenieros pueden programar en los lenguajes con los que están más familiarizados o que mejor se adaptan al proyecto, incluidos los lenguajes IEC 61131-3 disponibles y sus extensiones orientadas a objetos, bloques de funciones y estándares informáticos en Microsoft Visual Studio®. "El soporte para estos estándares nos permite considerar un gran ecosistema de componentes de automatización", dice Meduna. "Esto es extremadamente importante a medida que continuamos desarrollando soluciones integradas".

El robot móvil ofrece ROI por camión El lanzamiento comercial de Stretch se produjo a principios de 2022 con claros diferenciadores de otros robots móviles del mercado. Stretch puede descargar camiones y contenedores de envío de forma autónoma y sigue siendo increíblemente flexible. Con una poderosa pinza de vacío y un sistema de visión avanzado, el robot maneja una variedad de tipos de paquetes de hasta 50 libras sin necesidad de preprogramación del número de SKU o información del tamaño de la caja. Incluso puede recuperar de forma autónoma cualquier paquete que se mueva o se caiga durante el proceso de descarga. La sólida cartera de Beckhoff y el soporte confiable de los ingenieros de ventas y aplicaciones ayudaron a garantizar el éxito del lanzamiento. La gran variedad de dispositivos y opciones de Beckhoff permitió a Boston Dynamics mejorar rápidamente la cobertura de seguridad funcional del robot Stretch en muy poco tiempo. "Esto nos ha permitido ser ágiles con los nuevos cambios de diseño y ha sido compatible con muchos sensores y componentes disponibles en el mercado", dice Meduna.

Los expertos en automatización y robótica se reúnen en las instalaciones de pruebas de Boston Dynamics: (desde la izquierda) Gilbert Petersen, especialista en aplicaciones industriales de intralogística en Beckhoff; Brian Buck, Gerente Regional de Ventas de Beckhoff; Matthew Meduna, director técnico de ingeniería de hardware, Stretch en Boston Dynamics; Eric Landry, director de cadena de suministro de Boston Dynamics; y Doug Schuchart, gerente global de manejo de materiales e intralogística de Beckhoff. (© Prólogo LLC, 2023)

En el futuro, Boston Dynamics planea utilizar una amplia gama de tecnologías de Beckhoff para respaldar mejor las aplicaciones únicas de los clientes, garantizando la máxima seguridad y confiabilidad a medida que evolucionan las tecnologías robóticas. "Siempre estamos desarrollando y lanzando nuevos software, hardware y mejoras de sistemas para aumentar la capacidad de nuestros robots para ayudar a las personas en las aplicaciones del mundo real", agrega. "La innovación es el elemento vital de nuestra empresa. Boston Dynamics se basó en casi 30 años de investigación y desarrollo de robots móviles avanzados, y esos esfuerzos están dando sus frutos con productos disponibles comercialmente como Stretch".

Boston Dynamics: Una revolución robótica – en repetición Boston Dynamics es el líder mundial en el desarrollo y la implementación de robots altamente móviles que pueden enfrentar los desafíos más difíciles en muchas industrias. Fundada en 1992 por Marc Raibert, Boston Dynamics surgió del MIT Leg Lab y ahora posee 30 años de experiencia en el desarrollo de robots con movilidad, manipulación y percepción avanzadas. La misión principal de la empresa es imaginar y crear tecnologías robóticas excepcionales que enriquezcan la vida de las personas. Además de Stretch, la cartera de la empresa actualmente incluye Spot, el robot de cuatro patas diseñado para inspección industrial, seguridad pública, academia y otras aplicaciones, y el robot humanoide más avanzado del mundo, Atlas. Los diseños de robots de Boston Dynamics imitan deliberadamente el movimiento sofisticado de humanos y animales para permitirles llegar a donde otros robots no pueden.

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