El control de posición presupone que la pieza está donde el programa espera. El rectificado, el pulido, la inserción, el desbarbado y el seguimiento de superficies rompen ese supuesto porque la fuerza de contacto cambia debido a las tolerancias, el desgaste, los errores del utillaje y las variaciones del material.

El control de fuerza cierra otro lazo de retroalimentación. El robot mide la interacción y ajusta el movimiento o la fuerza ordenada para que el proceso pueda tolerar pequeñas diferencias geométricas sin aplicar una carga excesiva.

La detección en la muñeca mide el contacto cerca de la herramienta, pero también detecta la masa de la herramienta, la aceleración y las fuerzas de los cables.

Elige deliberadamente la fuente de retroalimentación

Los controladores de robots estiman el par de las articulaciones a partir de la corriente del motor y los datos del modelo. Esta detección integrada evita hardware adicional y puede admitir la detección de colisiones o una cierta adaptación. Su precisión se ve afectada por la fricción de la transmisión, la calibración de la carga útil, la postura y el movimiento dinámico.

Un sensor externo de fuerza-par de seis ejes mide más cerca del proceso y puede resolver fuerzas y momentos menores. Las desventajas son el peso añadido, el cableado, el riesgo de sobrecarga, la calibración y otro componente en la cadena mecánica.

El modo de control debe adaptarse a la tarea

La detección de contacto detiene o cambia la secuencia cuando se supera un umbral. La adaptación permite el desplazamiento bajo carga. El control de fuerza constante regula un objetivo en los ejes seleccionados mientras el control de posición permanece activo en los demás. En las tareas de inserción, los patrones de búsqueda pueden combinarse con límites de fuerza para encontrar la alineación.

El contacto estable depende de la rigidez de la herramienta, la dinámica del robot, las variaciones de la superficie y el ajuste del controlador.

Separa el control del proceso de la seguridad

Un umbral de control de fuerza utilizado para garantizar la calidad no es automáticamente una función de seguridad. La protección del personal requiere una evaluación de riesgos y una arquitectura con funciones de seguridad certificadas. Los bordes de las herramientas, las piezas calientes, la energía atrapada y el momento de la carga útil siguen siendo peligros, incluso cuando el robot detecta el par.

La puesta en marcha debe comprobar los datos correctos de la carga útil y del centro de gravedad, el sesgo del sensor, la velocidad de aproximación, la fuerza máxima, la pérdida de retroalimentación, la recuperación tras colisiones y el comportamiento de las herramientas desgastadas. Las tendencias pueden revelar un aumento de la fuerza de inserción, el desplazamiento del utillaje o el desgaste del abrasivo antes de que falle la calidad.

El hardware de movimiento puede consultarse en accionamientos y control de movimiento, con componentes específicos para robots disponibles en la colección de ABB Robotics.

El límite de integración

El PLC debe intercambiar estados claros —listo, contacto encontrado, proceso completado, resultado de calidad y fallo— en lugar de controlar minuciosamente el lazo de fuerza de alta frecuencia del robot. Así se mantiene el comportamiento determinista del servosistema dentro del controlador del robot y, al mismo tiempo, se conserva la visibilidad de la secuencia a nivel de máquina.

Opinión del autor: el control de fuerza no es una solución universal para utillajes deficientes. Ofrece el máximo valor cuando la repetibilidad mecánica ya es razonable y el contacto adaptativo se utiliza para absorber la variación restante mientras genera datos de diagnóstico.