Diseño, monitorización y control de aplicaciones colaborativas persona-robot en entornos industriales

Résumé

En el contexto actual de la Industria 4.0, la automatización inteligente, incluyendo la robótica avanzada, es el principal factor para la mejora de la competitividad de la industria. Al igual que en las anteriores revoluciones industriales, la evolución de la tecnología supone un cambio de paradigma para la industria. Los sistemas ciber-físicos controlan la producción de fábricas altamente automatizadas, siendo una inteligencia artificial quien toma las decisiones y ejecuta acciones. Los robots son perfectos sustitutos de la mano de obra en ciertas tareas. Esta idea es precisamente la que ha permitido y limitado al mismo tiempo su implantación, que ha sido relativamente rápida en aquellas industrias con producto seriado y tareas repetitivas, como por ejemplo, la automovilística, y más lenta o no se ha llegado a producir en otras con producto de series muy cortas o piezas grandes y delicadas, como por ejemplo, la aeroespacial, donde se requiere mayor flexibilidad para resolver la complejidad técnica y económica para implantar un robot. En este caso, los robots precisan de tecnologías adicionales para mejorar sus prestaciones y para, en lugar de sustituir a las personas, trabajar colaborativamente con ellas. De esta forma, se aprovechan al máximo las capacidades de ambos para ganar eficiencia y ahorrar tiempos, materiales y energía y mejorar las condiciones de trabajo y seguridad, mejoras que en la industria tradicional estaban limitadas por los procesos manuales. En este contexto, la motivación de esta Tesis Doctoral es contribuir a la identificación de las tecnologías clave y metodologías para la mejora de las prestaciones de los robots industriales y dotarlos de la capacidad de trabajar colaborativamente con las personas. Para ello, además de estudiar aplicaciones existentes en el estado del arte, se proponen varias metodologías para la formación de operarios, el diseño y la puesta en marcha de celdas robóticas y la monitorización y el control del funcionamiento y la interacción persona-robot. La arquitectura, los métodos y las interfaces propuestas se validan en casos de estudios representativos que puedan ser extrapolados a múltiples industrias, especialmente, en aquellas más reacias al uso de robots.