Los robots colaborativos amplían su alcance

A medida que continúa el desarrollo de sistemas robóticos colaborativos, la línea entre los robots industriales típicos y los que se consideran "cobots" continúa difuminándose.

El robot colaborativo YuMi de doble brazo de ABB se promociona como el primer robot verdaderamente colaborativo del mundo.
El robot colaborativo YuMi de doble brazo de ABB se promociona como el primer robot verdaderamente colaborativo del mundo.

Por David Miller

Todos queremos saber qué es lo que motiva a nuestros compañeros de trabajo, y quizás los robots colaborativos, o cobots, no sean diferentes. Sin embargo, a pesar de todo el rumor sobre su creciente prevalencia en la industria, a menudo existe una gran confusión sobre cómo se define exactamente el término "cobot". Por lo tanto, a medida que las empresas buscan aumentar la productividad, evitar la escasez de mano de obra y reducir el contacto humano en sus plantas con la ayuda de cobots, es hora de preguntarse: ¿Qué significa realmente que un robot sea colaborativo?

Es importante tener en cuenta que no existe una definición formal única de lo que es un cobot. Más bien, las normas ISO 10218-1 y 10218-2 establecen cuatro características potenciales de los sistemas robóticos colaborativos. Estas capacidades colaborativas (parada supervisada por seguridad, supervisión de velocidad y separación, limitación de potencia y fuerza y ​​guía manual) pueden lograrse mediante el uso de sensores, sistemas de control y dispositivos periféricos, algunos de los cuales ya pueden estar integrados dentro de un robot en el momento de la compra y otros se pueden adaptar a un robot industrial preexistente.

“No existe una línea estricta entre los robots colaborativos y los no colaborativos”, dice Andie Zhang, gerente de productos de robots colaborativos globales de ABB. “Los cobots son básicamente un subconjunto de robots industriales con diferentes características, y casi todos los robots industriales que proporcionamos tienen la posibilidad de volverse más colaborativos. Desde la perspectiva del usuario, debe pensar cuál es el problema operativo específico que desea resolver y cuál es la mejor manera de hacerlo. Elegir una opción siempre depende de su aplicación ".

Varios enfoques

Destacando la variedad de productos cobot disponibles, ABB, por ejemplo, ofrece una multitud de diferentes productos de robots colaborativos. Si bien el robot YuMi de la empresa, que se anuncia como "intrínsecamente seguro", puede venir primero a la mente debido a su pequeño tamaño y capacidades de limitación de potencia y fuerza, ABB también ofrece SafeMove, un sistema de software que se integra con la familia de controladores de robots IRC5 de ABB para permitir que sus líneas de robots industriales preexistentes se involucren tanto en paradas monitoreadas de seguridad como en monitoreo de velocidad y separación. En pocas palabras, al utilizar tapetes de seguridad sensibles a la presión, cortinas de luz o escáneres láser de área como entradas, SafeMove permite a los robots industriales disminuir la velocidad o detenerse por completo cuando los trabajadores ingresan a su área de peligro.

Vt6 L 006 5fd14b8cb9fb8Foto cortesía EpsonLa distinción clave aquí es si una aplicación requiere o no que un humano trabaje tan cerca del robot que existe la posibilidad de una colisión. Si es así, como en una situación en la que el cambio de tarea es frecuente o los trabajadores deben continuar procesando piezas después de que un robot haya terminado de manipularlas, los cobots como YuMi (que permiten el guiado manual y la limitación de potencia y fuerza) pueden ser la mejor opción. Sin embargo, debido a que las leyes de la física requieren que estos robots sean más pequeños y se muevan más lento para permanecer a salvo de colisiones en todo momento, es posible que sea necesario sacrificar la velocidad y la capacidad de carga útil, lo que reduce el potencial de rendimiento.

Por el contrario, si un robot es capaz de trabajar principalmente por sí solo con humanos que ingresan ocasionalmente a su celda de trabajo, las tecnologías de monitoreo de velocidad y separación monitoreadas por seguridad, que se pueden agregar externamente, pueden ser preferibles y vienen con el beneficio adicional de ser compatible con robots industriales más grandes y rápidos.

Una empresa de tecnología centrada exclusivamente en transformar robots colaborativos industriales en cobots es Veo Robotics. El sistema FreeMove de esta empresa utiliza múltiples sensores de cámara y una plataforma de computación algorítmica para transformar robots industriales en cobots.

Otras opciones y consideraciones

El término “cobot” está aún más cargado de lo que los matices de las normas ISO 10218-1 y 10218-2 parecerían sugerir inicialmente. Incluso más allá de las tecnologías específicas que permiten que los sistemas robóticos se vuelvan más colaborativos, el concepto de cobot trae consigo ciertas percepciones y expectativas del usuario final además de las capacidades electrónicas y mecánicas del producto.

Como gerente senior de desarrollo de aplicaciones en Universal Robots, Joe Campbell señala que la designación de cobot se trata tanto de eliminar la complejidad y brindar flexibilidad a través de una integración, programación y operación sencillas como de características de seguridad. Para satisfacer estas necesidades, el modelo de negocio de Universal Robots está orientado hacia la facilidad de uso. De hecho, el nicho de mercado de Universal Robots ha sido durante mucho tiempo las empresas pequeñas y medianas, los fabricantes por contrato y cualquier empresa que, debido a la aversión al riesgo, la falta de habilidades o la falta de capital, no pueda adoptar más soluciones completamente automatizadas.

"Estamos vendiendo en números de dos dígitos robots a empresas a las que nunca antes hubiera hecho una visita de ventas en toda mi carrera porque nunca antes habrían calificado", dice Campbell. “Por ejemplo, conozco un taller de máquinas de 22 hombres que ahora tiene diez robots. Antes, nunca les habría comercializado porque no habrían comprado la automatización tradicional. Ahora son una gran parte de esta explosión de interés".

Es por eso que una empresa como Epson Robotics, que aún no ha lanzado su propia línea de cobot, siente que ha aprendido de las tendencias en el espacio de seguridad colaborativa y tiene algo que ofrecer a los clientes que están pensando en comprar un cobot. Según Scott Marsic, gerente de producto senior de Epson Robotics, cuando los nuevos participantes buscan comprar su primer robot, a menudo es su necesidad de una experiencia de usuario intuitiva, escalabilidad y un producto de bajo costo lo que los incentiva a elegir un cobot, en lugar de y por encima de la necesidad de compartir un espacio de trabajo con su máquina. En respuesta, Epson Robotics ha lanzado su línea todo en uno de pequeños robots SCARA y de seis ejes, que Marsic siente que pueden satisfacer las mismas necesidades fundamentales que hacen muchos cobots, incluso sin las características de seguridad colaborativa.

“La mayor retroalimentación que hemos visto de la gente es que compran cobots porque ven que son fáciles de usar, fáciles de implementar y fáciles de colocar, pero de lo que no se dan cuenta hasta después de haber colocado el cobot es que su rendimiento no será el que esperaban. Les gusta la simplicidad de la programación y la interfaz gráfica de usuario que les permite comenzar a funcionar rápidamente, pero no pueden desempeñarse en los niveles que realmente quieren", dice Marsic. “Lo que hemos visto de nuestros constructores, clientes y distribuidores es que, en algunos casos, los cobots no se utilizan de la forma en que fueron diseñados para su uso. Lo que la gente realmente necesita es simplemente facilidad de uso".

Las compensaciones que Marsic indica son el resultado de la necesidad de que los cobots limitadores de potencia y fuerza permanezcan por debajo de un cierto umbral de tamaño y velocidad para garantizar que estén a salvo de colisiones en todo momento. Argumenta que las reducciones en el rendimiento que resultan de estas velocidades más lentas pueden, en última instancia, perjudicar el resultado final de uno, compensando los ahorros de mano de obra iniciales que permite el cobot. Aún así, aunque estas restricciones pueden afectar a los cobots más pequeños que limitan la potencia y la fuerza, los avances en el monitoreo de la velocidad y la separación están ayudando a los robots industriales más grandes y rápidos a eludir estos límites.

Por ejemplo, los cobots de la serie CR de Fanuc, que utilizan el control de velocidad y separación, pueden alcanzar velocidades de hasta 1500 mm por segundo y ofrecer capacidades de carga útil de hasta 35 kg, que es la más alta del mercado, según Fanuc. Greg Buell, ingeniero senior de Fanuc, anticipa que la tendencia continuará hacia los cobots con alcances más largos, velocidades más altas y mayores capacidades de carga útil a medida que las tecnologías de monitoreo de velocidad y separación continúan mejorando.

Tomando una decisión

Según Campbell de Universal Robots, si bien los cobots han sido históricamente más pequeños y más simplistas que los robots industriales en general, esto se debe en gran parte a que las empresas que los producían desde el principio eran altamente especializadas y buscaban venderlos a pequeñas y medianas empresas con características altamente intuitivas. Sin embargo, ahora que su popularidad y funcionalidad se ha expandido y los principales fabricantes de robótica como ABB y Fanuc han comenzado a intentar diseñar y vender sistemas robóticos colaborativos, los usuarios finales pueden esperar que los cobots más grandes, más rápidos y más potentes continúen proliferando. Como resultado, los compradores potenciales deberían anticipar un panorama más diverso de opciones, aunque esto puede resultar ser un arma de doble filo.

Un cobot de Fanuc trabajando en una aplicación de encolado de techos de automóviles.Un cobot de Fanuc trabajando en una aplicación de encolado de techos de automóviles.Por un lado, a medida que se multiplican las opciones, es probable que los productos que se adapten más a las necesidades individuales del fabricante se vuelvan más comunes. Por otro lado, es posible que sea necesario analizar más detenidamente las alternativas para seleccionar la que mejor se adapte a la aplicación particular de una empresa. Este último proceso requerirá tener en cuenta las compensaciones enumeradas anteriormente.

Más allá de eso, es importante tener en cuenta que, incluso cuando se invierte en cobots intrínsecamente seguros y que limitan la potencia y la fuerza, como el YuMi de ABB, pueden quedar algunos escrúpulos de seguridad. Por ejemplo, independientemente de cuán seguro sea contra colisiones un cobot en sí, si sus herramientas o los objetos que maneja poseen puntas afiladas o bordes irregulares, los humanos que trabajan cerca de él aún pueden resultar heridos. De manera similar, si bien un cobot involucrado en una operación de cuidado de máquinas puede detenerse si choca con un trabajador humano, eso no significa que la puerta de un CNC u otro dispositivo no pueda golpear el brazo del operador. Incluso en aplicaciones en las que la cerca se ha caído de forma segura, una caja u otro artículo manipulado que se caiga debido a una pérdida momentánea de presión de aire en un brazo accionado neumáticamente podría deslizarse por el suelo de manera desordenada. Como tal, la conciencia de la situación por parte de los trabajadores de la planta sigue siendo importante y realizar una evaluación de riesgos antes de desplegar cualquier tipo particular de cobot es absolutamente indispensable.

Finalmente, aquellos interesados ​​en cobots deben vigilar de cerca, no solo a los robots individuales, sino a las diversas tecnologías periféricas y complementarias que se están desarrollando y lanzando para complementar los sistemas robóticos industriales preexistentes. Como en gran parte de la industria, el software para controles de seguridad y zonificación sigue teniendo prioridad en áreas donde alguna vez se habrían necesitado barreras físicas y otro hardware. Además, productos como T-Skin de Touché Solutions, un sistema de sensor de seguridad táctil que se puede aplicar a la superficie de los robots industriales para permitirles detenerse de forma segura en caso de colisión con trabajadores humanos, así como varios sistemas de visión cada vez más avanzados. Los sistemas para el monitoreo de la velocidad y la separación continúan siendo revolucionarios en el espacio colaborativo, haciendo que los sistemas robóticos colaborativos más rápidos y de mayor carga útil sean cada vez más factibles.

Y para aquellos que se sienten abrumados por el conjunto de opciones en rápida expansión que presenta esta aparente adquisición robótica, es importante recordar que sea lo que sea lo que las películas de Hollywood nos hayan enseñado, estos cobots vienen en son de paz.

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