Mecatrónica

Soluciones interdisciplinarias para la producción de mañana 

Mecatrónica

La mecatrónica es una de las áreas de especialidad de Festo que combina las disciplinas clásicas de la ingeniería mecánica, la electrotecnia y la informática para optimizar la funcionalidad de sistemas técnicos.

Las exigencias que plantea una producción económica, adaptativa y flexible para el futuro marcan los desafíos de la automatización industrial y de procesos, a los que Festo se enfrenta con el enfoque interdisciplinario de la mecatrónica.

La investigación de Festo en el campo de la mecatrónica pretende optimizar la funcionalidad de sistemas y de componentes inteligentes del producto modular y crear soluciones innovadoras.

«La mecatrónica no es una profesión nueva. Es una manera de pensar». [J. van Amerongen, Universidad de Twente, 1989]. Así define Festo también la mecatrónica. Además de tener en cuenta los aspectos técnicos, para solucionar planteamientos más complejos es necesario trabajar en común con un enfoque interdisciplinario. Los desarrollos conseguidos con la cooperación del cliente y por encargo suyo suponen una ayuda a lo largo de toda la cadena de creación de valor añadido: desde la planificación hasta el funcionamiento de los productos.

Tecnología de regulación

En la actualidad, la tecnología de regulación desempeña un papel fundamental en el desarrollo de productos innovadores e inteligentes y la importancia de los sistemas controlados seguirá aumentando en un futuro para la tecnología de la automatización. La tecnología de regulación es una técnica crucial para controlar sistemas complejos a la vez que flexibles y se emplea tanto en componentes individuales como en instalaciones automatizadas.

En la investigación de la mecatrónica, la tecnología de regulación se aborda en su totalidad ―desde la investigación básica hasta su implementación concreta― de forma interdisciplinaria. Sus aplicaciones son de lo más variadas y abarcan desde válvulas proporcionales, ejes neumáticos y eléctricos controlados hasta robots industriales. Por ejemplo, el Departamento de Investigación adoptó la tecnología de regulación en los asistentes biónicos para manipulación.

Tecnología de simulación

La tecnología de simulación y, en particular la simulación de sistemas dinámicos, es una disciplina especializada que se utiliza, por ejemplo, para el desarrollo de productos en proyectos mecatrónicos, para pruebas complejas de dispositivos de mando en procesos de simulación «hardware in the loop» y para la puesta en marcha virtual de instalaciones.

En el Departamento de Investigación de Festo se simulan de forma dinámica válvulas, propulsiones y ejes eléctricos y neumáticos, sistemas de manipulación y aplicaciones robóticas con distintos niveles de detalle. Con ayuda de los estudios de simulación se pueden efectuar análisis dinámicos eficientes y optimizar productos. Asimismo, los modelos de simulación sirven como base para diseñar sistemas controlados y simulaciones en tiempo real para pruebas de «hardware in the loop».

Desarrollo de software para sistemas integrados

La inteligencia de los componentes y sistemas técnicos se encuentra en los microprocesadores, que son como el cerebro de los productos técnicos. No obstante, la verdadera inteligencia se esconde tras los algoritmos y procesos que se implementan en los diferentes lenguajes de programación y que se ejecutan en los microprocesadores y controladores. Actualmente, es inconcebible que un producto inteligente, altamente funcional e interconectado no cuente con un software integrado o embedded software. Es más, la parte de software de los productos mecatrónicos seguirá aumentando en un futuro.

En el ámbito del software integrado, Festo investiga diversos tipos de programación basada en microprocesadores y controladores. Por ejemplo, para funciones específicas ultradinámicas se emplean dispositivos programables FPGA. La implementación de funciones complejas se realiza con el lenguaje de programación C de alto nivel. Asimismo, el Departamento de Investigación se ocupa de programar aplicaciones para PLC. Para la programación y la codificación, Festo apuesta por herramientas de desarrollo modernas basadas en modelos para generar códigos de forma automática.

Componentes interconectados

Los conceptos de automatización modernos requieren una creciente integración de funciones, lo que incluye, por ejemplo, una potencia computacional mayor y capacidades sensoriales. Mediante una interacción intensa y bien coordinada, es decir, la conexión entre componentes inteligentes del sistema, es posible poner en marcha y operar sistemas mecatrónicos de forma eficiente. Para ello, la transferencia de información técnica debe estar garantizada en todo momento y con toda seguridad: desde una simple señal del sensor al nivel de componentes inferior hasta un mensaje complejo al nivel de control.

En este contexto, el Departamento de Investigación de Festo se centra en procesos complejos para la transferencia inalámbrica de información y en los retos que esta plantea para la seguridad de los datos. Además, se estudian y se configuran distintos enfoques para formatos de datos estandarizados en el contexto de la Industria 4.0.

Tecnología de manipulación y robótica

Los sistemas de manipulación y robots modernos requieren la perfecta interacción entre mecánica, electrónica de potencia y de regulación y tecnología de control. Para realizar un proyecto mecatrónico basado en un modelo, se emplean las tecnologías de simulación, regulación y control en el ámbito de la tecnología de manipulación.

Como parte de los proyectos de nuestros clientes, el Departamento de Investigación de Festo desarrolla sistemas de manipulación y soluciones robóticas con componentes de Festo y facilita también elementos básicos para el sistema modular de Festo. En el ámbito del trabajo de base, se estudian nuevos enfoques para la cooperación entre hombre y robot, y para el desarrollo de articulaciones robóticas flexibles para la interacción con el hombre para lo que se recurre a la técnica de propulsión neumática y eléctrica.