Diseño, programación e implementación de una celda de paletizado automatizada basada en robótica industrial para el sector hortofrutícola

Abstract

[ES] El presente Trabajo Fin de Máster (TFM) se enmarca dentro de la realización de prácticas en Sinfiny Smart Technologies, una empresa integradora de soluciones basadas en robótica industrial. El desempeño de este proyecto ha propiciado el poder continuar mi carrera como ingeniero en la empresa.

El trabajo aborda el diseño e implementación de una célula robótica para el sector hortofrutícola. En concreto, se ha abordado la resolución del problema que supone para los operarios capaceadores manejar mallas de 6 kg. de fruta (naranjas).

De esta forma, se ha trabajado con el diseño de una celda encargada tanto del suministro de producto como de su encajado en un box en el que se situarán 25 mallas. Para tal fin, se precisa del uso de un autómata programable y de un robot antropomórfico. En este trabajo se ha elegido un robot de la marca FANUC el cual se programa y simula mediante en el entorno software Roboguide.

La dificultad de la automatización propuesta recae en diferentes cuestiones. En primer lugar, por ser una malla de hilos que contiene la fruta, se trata un producto alimenticio que entra en contacto con la maquinaria. En segundo lugar, el producto es deformable, por lo que puede presentar formas diversas. En tercer lugar, el producto es muy sensible y delicado.

Con todo esto, se ha realizado un estudio del producto y problemática asociada. Una vez realizado el estudio de la problemática a solucionar, se debe diseñar y desarrollar la célula robótica y, finalmente, se debe implementar exitosamente en el almacén solicitante de la solución.

La célula debe cumplir con una serie de principios fundamentales. Por una parte, se debe asegurar que no se trasladen al distribuidor del producto naranjas ni mallas dañadas, ya que no hay una supervisión posterior al encajado. Por otra parte, también se debe asegurar que la solución sea robusta y sencilla puesto que pasan cada hora más de 14.000 kg. de naranjas a través de la celda. Así pues, el objetivo es evitar que haya averías y, en el caso en que éstas se produzcan, requieran un tiempo de intervención lo menor posible. De esta forma se deben minimizar las potenciales pérdidas económicas que suponen dichas averías.

[EN] This Master¿s Degree Final Project (TFM) is part of an internship in Sinfiny Smart Technologies, a company that works integrating industrial robotic solutions. The performance of this project has allowed me to continue my career as an engineer in the company. This project addresses the design and implementation of a robotic cell for the fruit and vegetable sector. In particular, it will have to solve the problem that supposes for the operators to handle meshes with 6 kg. of fruit (oranges). Thus, a design of a robotic cell will be developed. That cell will deal with both the product supply and its fitting into a box in which 25 meshes will be placed. For this purpose, the use of a programmable controller (PLC) and an anthropomorphic robot will be required. The chosen robot is from the FANUC Company and will be programmed and simulated using Roboguide software. The difficulty of the proposed automation lies in different issues. Firstly, due to it is a mesh of threads that contains the fruit, it is a food product that is exposed into contact with the machinery. Secondly, the product is deformable, so it may present different forms. Thirdly, the product is very sensitive and delicate. With all this, a study of the product and its associated problems will be carried out. Once the study of the problem has been completed, the robotic cell will have to be designed and developed and, finally, it will have to be successfully implemented in the warehouse of the company that requested the solution. The cell must satisfy some fundamental principles. On the one hand, it must be ensured that damaged oranges or meshes are not transferred to the product distributor, as there is no post-fitting supervision. On the other hand, it must also be ensured that the solution is robust and simple since more than 14,000 kg of oranges pass through the cell every hour. Thus, the objective is to prevent breakdowns and, in case they occur, to require as little intervention time as possible. In this way, it would minimize the potential economic losses of such breakdowns.

[CA] El present Treball Fi de Màster (TFM) s’emmarca dins de la realització de pràctiques en Sinfiny Smart Technologies, una empresa integradora de solucions basades en robòtica industrial. L’acompliment d’aquest projecte ha propiciat el poder continuar la meva carrera com a enginyer a l’empresa. El treball aborda el disseny i la implementació d’una cèl·lula robotitzada per al sector hortofrutícola. En concret, s’haurà de resoldre el problema que suposa per als operaris manipular malles de 6 kg. de fruita (taronges). D’aquesta manera, s’abordarà el disseny d’una cel·la que s’ocuparà tant del subministrament de producte com del seu encaixat en un box en el que es situaran 25 malles. Per a tal finalitat, es precisarà de l’ús d’un autòmat programable (PLC) i d’un robot antropomòrfic. S’ha escollit un robot de la marca FANUC, el qual es programarà i simularà mitjançant l’entorn software Roboguide. La dificultat de l’automatització proposta rau en diferents punts. En primer lloc, per ser malla de fils que conté fruita, es tracta d’un producte alimentari que entra en contacte amb la maquinària. En segon lloc, el producte és deformable, per tant, pot presentar formes diverses. En tercer lloc, el producte és molt sensible i delicat. Amb tot l’enunciat, es procedirà a realitzar un estudi del producte i problemàtica associada. Una vegada realitzat l’estudi de la problemàtica a solucionar, s’haurà de dissenyar i desenvolupar la cel·la robòtica i, finalment, s’haurà d’implementar exitosament la solució al magatzem sol·licitant. La cèl·lula ha de complir amb una sèrie de principis fonamentals. D’una banda, s’ha d’assegurar que no es traslladen al distribuïdor del producte taronges ni malles fetes malbé, donat que no hi ha una supervisió posterior al encaixat. D’altra banda, també s’ha d’assegurar que la solució siga robusta i senzilla donat que cada hora passen més de 14.000 kg. de taronges a través de la cel·la. Així doncs, l’objectiu és evitar que hi haja avaries i, en cas que es produïssin, que el temps d’intervenció requerit siga el menor possible. D’aquesta manera s’haurien de minimitzar les potencials pèrdues econòmiques derivades de les mencionades avaries.