La manipulación manual y repetitiva de sacos de 25 kg supone un importante esfuerzo físico para los operarios. Automatizarla, sin embargo, no consiste únicamente en trasladar peso de un punto a otro.
Los sacos pueden variar en dimensiones, material, porosidad, forma o nivel de llenado. Además, pueden presentarse sobre diferentes medidas de palet, seguir distintos mosaicos y llegar con posiciones vacías.
Este fue el reto planteado por Repsol: automatizar el despaletizado de sacos y la alimentación de una tolva en un proceso con una elevada variabilidad.
Para resolverlo, WECOBOTS desarrolló un proyecto llave en mano que combina un cobot UR30, una garra Schmalz, visión artificial, la función de tacto del cobot y comunicación con los PLC de la instalación.

El reto de Repsol: manipular sacos pesados y variables

La aplicación debía manipular sacos de 25 kg, con posibilidad de trabajar con referencias de hasta 30 kg según la configuración previamente validada.
Pero el peso no era el único desafío. La solución también debía adaptarse a:

• Diferentes modelos y medidas de saco.
• Materiales con distintos niveles de porosidad.
• Variaciones en la forma y el nivel de llenado.
• Varios mosaicos de paletizado.
• Diferentes medidas de palet.
• Palets completos o parcialmente consumidos.
• La alimentación automática de una tolva.

Estas variables afectan directamente al agarre, a la localización del producto y a las trayectorias del cobot.
Por ello, el sistema no podía depender únicamente de posiciones fijas o de palets perfectamente formados. Era necesario desarrollar una solución capaz de reconocer el estado real de cada palet y adaptarse a las condiciones del proceso.

Un cobot UR30 instalado en posición invertida

Para realizar la manipulación se seleccionó un cobot UR30, adecuado para aplicaciones que requieren mover cargas elevadas.
Una de las particularidades del proyecto desarrollado para Repsol es la posición del robot. El UR30 está instalado de forma invertida, suspendido de una estructura elevada.
Esta configuración permite mantener libre la zona inferior de trabajo y aprovechar mejor el espacio disponible alrededor del palet y de la tolva.
También facilita que el cobot pueda acceder tanto a las diferentes alturas del palet como al punto de descarga, sin necesidad de ocupar una gran superficie en el suelo.
Para diseñar la estructura y las trayectorias se tuvieron en cuenta aspectos como:

• Las dimensiones de los palets.
• La altura de las diferentes capas.
• La posición de la tolva.
• El peso y el comportamiento de los sacos.
• El alcance necesario.
• Las posibles interferencias con otros elementos.

Garra Schmalz para diferentes tipos de saco

Los sacos son productos flexibles y deformables. Su comportamiento durante la manipulación cambia en función del material exterior, la porosidad, el contenido y el nivel de llenado.
Para responder a estas variaciones, WECOBOTS integró una garra Schmalz seleccionada específicamente para la manipulación de sacos.
El sistema de agarre permite recoger el producto, elevarlo y trasladarlo hasta la tolva de manera controlada.
Para definir la solución se analizaron variables como:

• El peso del saco.
• Su centro de gravedad.
• El material exterior.
• La porosidad de la superficie.
• El grado de llenado.
• La deformación durante el movimiento.
• La aceleración y la cadencia requeridas.

Este estudio permite adaptar el agarre a las diferentes referencias y evitar que la aplicación dependa de un único formato perfectamente rígido o uniforme.

Visión artificial para despaletizar palets incompletos

Uno de los elementos más importantes de la solución es el sistema de visión artificial.
La cámara analiza el estado real del palet y localiza los sacos disponibles, aunque algunas posiciones estén vacías. De este modo, el cobot puede continuar trabajando con palets incompletos o parcialmente consumidos.
La visión artificial también permite gestionar:

• Diferentes mosaicos de paletizado.
• Varias medidas de palet.
• Pequeñas desviaciones en la colocación.
• Cambios en la posición real de los sacos.
• Palets que han sido manipulados previamente o incompletos

En lugar de ejecutar únicamente una secuencia rígida de coordenadas, el sistema identifica la posición del siguiente saco y adapta el movimiento de recogida.
Esta capacidad resulta especialmente relevante en procesos industriales donde las condiciones reales no siempre coinciden exactamente con las posiciones teóricas programadas.

La función de tacto ayuda a confirmar el contacto

La visión artificial permite localizar el saco, pero al trabajar con productos flexibles también es necesario controlar la aproximación.
Para ello, la aplicación utiliza la función de “tacto” del cobot.
Esta funcionalidad permite detectar el momento en el que el sistema entra en contacto con el saco antes de realizar el agarre. Así se pueden compensar pequeñas diferencias en la altura, la forma o la deformación del producto.
La secuencia combina tres tecnologías complementarias:

• La visión artificial localiza el saco.
• La función de tacto confirma el contacto.
• La garra Schmalz realiza el agarre.

Esta combinación aporta mayor capacidad de adaptación ante las variaciones habituales de los sacos y los palets.

Del palet a la tolva: funcionamiento de la aplicación

El ciclo de despaletizado automático desarrollado para Repsol se realiza de la siguiente manera:

1. El sistema recibe la solicitud de alimentación de la tolva.
2. La visión artificial analiza el palet.
3. El software localiza el siguiente saco disponible.
4. El UR30 se aproxima a la posición de recogida.
5. La función de tacto ayuda a confirmar el contacto.
6. La garra Schmalz activa el sistema de agarre.
7. El cobot levanta el saco.
8. El saco se traslada hasta la tolva.
9. El producto se libera en el punto de alimentación.
10. El PLC recibe la confirmación de finalización del ciclo.

El proceso se repite de manera coordinada con las necesidades de la instalación.

Integración con los PLC de Repsol

El cobot no trabaja como un elemento independiente. La solución está conectada con los PLC de Repsol para intercambiar las señales necesarias y coordinar el despaletizado con el resto del proceso productivo.
La comunicación permite gestionar aspectos como:

• La solicitud de alimentación.
• La autorización de inicio de ciclo.
• La presencia del palet.
• La confirmación del agarre.
• El estado de la garra.
• Las alarmas de la instalación.
• La finalización del palet.
• El cambio de formato o referencia.

Las recetas permiten definir los parámetros correspondientes a cada tipo de saco, mosaico o medida de palet.
De este modo, una misma aplicación puede adaptarse a diferentes configuraciones productivas.

Ventajas del despaletizado automático de sacos

Mejora de la ergonomía
La automatización evita que los operarios tengan que levantar repetidamente sacos de 25 kg desde diferentes alturas.
Adaptación a diferentes formatos
La solución puede gestionar varios tipos de saco, mosaicos y medidas de palet mediante visión artificial y recetas de producto.
Trabajo con palets incompletos
El sistema detecta las posiciones realmente ocupadas y puede continuar el proceso aunque falten sacos.
Mejor aprovechamiento del espacio
La instalación invertida del cobot mantiene libre la zona inferior y facilita su integración alrededor de la tolva.
Integración con la producción
La conexión con los PLC coordina el despaletizado con las necesidades reales de la instalación.

Un proyecto llave en mano de WECOBOTS para Repsol

Automatizar el despaletizado de sacos no consiste únicamente en instalar un robot colaborativo.
Es necesario estudiar el producto, realizar pruebas de agarre, analizar los mosaicos, diseñar la estructura, integrar la visión artificial y conectar la solución con la instalación existente.
En este proyecto, WECOBOTS se ha encargado de:

• El estudio de viabilidad.
• Las pruebas con los diferentes sacos.
• La selección del cobot UR30.
• La integración de la garra Schmalz.
• El diseño de la estructura suspendida.
• La integración de la visión artificial.
• La programación de mosaicos y recetas.
• La comunicación con los PLC.
• La evaluación de riesgos.
• Las pruebas y la puesta en marcha.
• La formación al personal del cliente.

El resultado es una solución de despaletizado automático y alimentación de máquinas diseñada alrededor de las necesidades reales del proceso de Repsol.

¿Necesitas automatizar la manipulación de sacos?

El peso es solo una de las variables que deben analizarse.
También influyen el material, la porosidad, el formato, el mosaico, las dimensiones del palet y el punto donde debe depositarse el producto.
En WECOBOTS estudiamos cada aplicación para desarrollar una solución flexible, segura e integrada con la producción.
¿En vuestra planta todavía se manipulan manualmente sacos pesados? Explícanos el proceso y estudiaremos cómo automatizarlo.