Gemelo digital de un robot industrial

Por qué la geometría se captura a mano

La decisión que sostiene todo el proyecto es que se modela la cadena cinemática, sea cual sea el brazo. La interfaz pregunta dos cosas antes de dibujar nada: cuántos ejes tiene el brazo, de dos a seis, y cuánto mide cada eslabón en centímetros. Con esas dos respuestas el software arma la cadena y resuelve las ecuaciones, y ahí es donde vive el trabajo difícil: la cinemática directa dice dónde queda la punta cuando giras los ejes, y la inversa dice cuánto tiene que girar cada eje para que la punta llegue a un punto que tú elegiste. La segunda es la que no tiene una sola respuesta, y es la que hay que resolver respetando el límite de rotación de cada eje.

Escribir esas ecuaciones nosotros, en vez de heredarlas del software del fabricante, es lo que hace que adecuar el gemelo a otro brazo sea volver a capturar números, sin programar de nuevo. En la captura del producto entregado el mismo código sostiene dos brazos que no se parecen: el UR5 de Universal Robots, que es un cobot delgado de articulaciones redondas, y el GP8 de Yaskawa, que es un industrial compacto con otra proporción y otro alcance.

El rango de dos a seis ejes tampoco es un número redondo elegido al azar. El cliente tenía un Yaskawa de seis ejes en su laboratorio y pidió por escrito empezar por ahí en vez de por el caso fácil, con el argumento de que bajar de seis ejes a dos es más simple que subir de dos a seis. Resolver primero el caso difícil es lo que dejó el resto del rango resuelto de paso.

Las dos formas de definir el movimiento

El gemelo se maneja con la mano, sin joystick ni consola de coordenadas. El primer modo mueve el efector final: aparece un cono que marca el destino, lo agarras, lo pones donde quieres que llegue la punta y el brazo resuelve la postura para alcanzarlo. El segundo modo encadena puntos para definir una ruta completa.

Puesto a escala real sobre el piso donde iría la celda, eso contesta en segundos la pregunta que normalmente cuesta una visita: si el brazo alcanza, si el espacio le queda y por dónde va a pasar. La captura muestra el brazo con la malla espacial del cuarto y con la marca de cinta en el piso donde se ancla la base.

La conexión al robot: qué quedó probado y qué no

Esta es la parte que conviene contar con precisión, porque es la que un ingeniero de automatización va a preguntar primero. La arquitectura estaba pensada para cerrar el círculo: el gemelo genera la trayectoria, la exporta como ángulos por eje y el robot físico la ejecuta. El puente quedó funcionando de Unity al simulador de Yaskawa y a Gazebo, por ROS, y la capa hacia el controlador se especificó sobre OPC UA, con la norma DIN EN IEC 62541-5 y el perfil OPC UA for Robotics de la VDMA.

El arranque sobre la celda física no se hizo. Cuando faltaba esa etapa el cliente entró en insolvencia, en septiembre de 2024, y el proyecto se detuvo ahí. Lo decimos porque un caso que insinúa un cierre que no ocurrió no aguanta la primera pregunta técnica: lo que está probado es el configurador, la cinemática y el puente contra simulador, y eso es la parte que cuesta construir. La etapa que faltaba era de puesta en marcha en piso.

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