Robots para el ensamblado de calzado

Autores:
José F. Gómez, José M. Gutiérrez, Jesús Arregui y Maria D. Fabregat.
(INESCOP)

Tradicionalmente, la fabricación del calzado se ha considerado un proceso artesanal, donde la innovación tecnológica se ha centrado casi exclusivamente en el uso de sistemas CAD/CAM para mejorar el diseño y el prototipado del calzado, como es el caso del ICad3D+, software de diseño e ingeniería de patrones desarrollado por INESCOP, y en la incorporación de maquinaria específica para la automatización de diferentes operaciones individuales.

En este escenario, la incorporación de la robótica en el sector se ha hecho de manera muy marginal, y solo en algunos tipos específicos de calzado que presentan grandes producciones o una alta rigidez de los elementos de los componen, como ocurre por ejemplo en el calzado de uso profesional.

Sin embargo, siguiendo las tendencias actuales, el futuro del sector del calzado pasa por potenciar el uso de robots, mejorando así la productividad y la calidad, y reduciendo los costes. Por tanto, es necesario hacer un gran esfuerzo para abordar los principales problemas que la robotización de la fabricación del calzado presenta, de manera que, llegado el momento, las empresas estén listas para incorporar robots a sus procesos de fabricación.

Entre las tareas más problemáticas, en el complejo proceso productivo del calzado, destaca el ensamblaje de la suela, que se produce una vez están montados todos los componentes del zapato sobre la horma. Se trata de una operación típicamente manual, en la que se manipula un objeto flexible, como es la suela, que además presenta dos retos importantes:

– El piso lleva aplicado adhesivo en la zona de montado, por lo que es necesario evitar cualquier contacto con esta parte durante su manipulación.
– La operación debe ser muy precisa para que la suela quede colocada en la posición exacta sobre el corte y no admite correcciones una vez realizada.

Bajo estas condiciones se desarrolla el proyecto CoMManDIA (Collaborative Robotic Mobile Manipulation of Deformable Objects in Industrial Applications), un proyecto multisectorial coordinado por la Universidad Sigma-Clermont (Francia), con la participación de INESCOP, la Universidad de Zaragoza, la Universidad de Alicante y la Universidad de Coimbra (Portugal), que busca la manipulación de objetos flexibles con la precisión de un robot.

Celda robótica de ensamblado
El punto de entrada en CoMManDIA es una suela, previamente aplicada de adhesivo, que es manipulada mediante un robot colaborativo (cobot) UR10 CB3, con una pinza Robotiq 2F-140 dotada de un par de dedales impresos en 3D, diseñados específicamente para optimizar el agarre de las suelas evitando deslizamientos.

Mediante un sistema de visión artificial, la pinza localiza la suela y se calculan los puntos de agarre; esta información es transferida al cobot que coge el piso.

Sin embargo, para unir la suela con el resto del zapato, es necesario cambiar este agarre de forma que el adhesivo quede en la parte inferior, para lo cual se utiliza una estación intermedia que permite realizar un giro de 180º. Mediante una cámara 3D, integrada en el brazo del cobot, se obtiene la posición exacta de la suela y se calculan los nuevos puntos de agarre desde abajo.

A partir de aquí, el cobot procede al posicionado del piso para su pegado. Para ello, el zapato montado en la horma se encuentra boca abajo, fijado mediante un sistema neumático.

El proceso es supervisado por una red de cuatro cámaras 3D que evitan posibles oclusiones de la tarea debidas al brazo del robot o a la suela. En estas condiciones, es posible obtener información en tiempo real sobre la deformación sufrida por la suela y el estado del montaje, y aplicar correcciones si fuera necesario.

En la actualidad, los socios de proyecto CoMManDIA trabajan en la incorporación de un segundo brazo robótico, que actuará sincronizadamente con el primero, y que manipulará el piso para que, entre los dos, conseguir un posicionado perfecto del piso sobre el corte.

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Este trabajo es parte del proyecto CoMManDIA (SOE2/P1/F0638) cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través del programa Interreg Sudoe Programme. Más información:
http://commandia.unizar.es

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