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Robots y cobots: Preguntas frecuentes entre pares

Los usuarios finales y los integradores ofrecen sus conocimientos sobre el uso creciente de robots industriales, colaborativos y móviles autónomos en la industria.

Robots 2022

Por David Miller, David Greenfield

Las tecnolog√≠as rob√≥ticas a menudo cautivan la atenci√≥n humana por sus capacidades operativas aut√≥nomas amplias y a√ļn crecientes. Tambi√©n atraen nuestra atenci√≥n porque podemos ver c√≥mo est√°n cambiando la cara misma de las operaciones industriales.

Comenzamos con una descripción general de la tecnología en cuestión y luego compartimos información de los integradores de sistemas y sus pares usuarios finales en toda la industria.

Robots industriales

Los robots industriales generalmente se pueden dividir en una de cuatro categorías: articulados, cartesianos, SCARA y delta.

Robots Articulados

-         Los robots articulados se asemejan al brazo humano y presentan de dos a 10 ejes de movimiento y, a menudo, est√°n unidos a una base giratoria. Los robots articulados de cuatro a seis ejes son de este tipo los m√°s comunes utilizados en la manufactura. En algunos casos, los robots articulados con hasta seis ejes tambi√©n cuentan con un eje adicional en forma de un sistema de transporte lineal capaz de mover el robot hacia adelante y hacia atr√°s a lo largo de una ruta establecida. Esto a veces se denomina s√©ptimo eje en el caso de robots de seis ejes, o unidad de transferencia de robot en caso contrario. Este eje adicional se usa para mover el robot a diferentes estaciones de trabajo a lo largo de una l√≠nea o entre estaciones de trabajo en l√≠neas adyacentes. Los robots articulados son particularmente √ļtiles para aplicaciones tales como ensamblaje, soldadura por arco, manejo de materiales, mantenimiento de m√°quinas y empaque.


-          Los robots cartesianos, a veces denominados robots lineales o de p√≥rtico, est√°n vinculados por tres ejes lineales que est√°n definidos por el sistema de coordenadas cartesianas como los ejes X, Y y Z; en otras palabras, estos robots se mueven hacia arriba y hacia abajo, hacia adentro y hacia afuera y de lado a lado. Los robots cartesianos permiten a los usuarios finales ajustar la velocidad, la precisi√≥n, la longitud del trazo y el tama√Īo de cualquier movimiento, y se usan com√ļnmente en m√°quinas CNC e impresoras 3D.

 

-          Los robots SCARA (brazos de robot de ensamblaje de cumplimiento selectivo) funcionan en un sistema de tres ejes similar a los robots cartesianos. Sin embargo, tambi√©n cuentan con movimiento giratorio, lo que les permite extenderse en √°reas confinadas y luego retraerse cuando sea necesario. Esto puede resultar √ļtil al transferir piezas de una celda de trabajo a otra o al descargar estaciones de trabajo. Los robots SCARA se utilizan a menudo para ensamblar, pintar y paletizar, as√≠ como para aplicaciones de producci√≥n biom√©dica.

 

-          Los robots Delta, tambi√©n llamados robots paralelos, poseen tres brazos orientados hacia abajo conectados a una sola base montada sobre el espacio de trabajo. Estos robots pueden moverse a altas velocidades manteniendo la delicadeza y la precisi√≥n porque el efector final est√° controlado por los tres brazos simult√°neamente, lo que proporciona una mayor estabilidad. Los robots Delta se utilizan com√ļnmente para aplicaciones de recogida y colocaci√≥n en las industrias alimentaria, farmac√©utica y electr√≥nica, as√≠ como en aplicaciones de empaque.

 

Robots colaborativos

Un robot colaborativo, o cobot, es un robot que puede interactuar directamente con un trabajador humano en un espacio compartido u operar junto a un trabajador humano. Por el contrario, los robots industriales típicos están aislados del contacto humano a través de una jaula de seguridad.

Robots Colaborativos

Si bien esta descripci√≥n general se ha utilizado durante mucho tiempo para se√Īalar la diferencia entre los robots industriales y los cobots, esa l√≠nea se est√° volviendo m√°s borrosa. Hoy en d√≠a, algunos robots industriales poseen aspectos de capacidades colaborativas como se describe en las normas ISO 10218-1 y 10218-2. Estas capacidades de colaboraci√≥n (detenci√≥n monitoreada de seguridad, gu√≠a manual, monitoreo de velocidad y separaci√≥n, y limitaci√≥n de potencia y fuerza) se pueden lograr utilizando sensores, sistemas de control y dispositivos perif√©ricos, algunos de los cuales pueden estar ya integrados en un robot al momento de la compra, mientras que otros pueden adaptarse a un robot industrial instalado.

Una descripción de las cuatro capacidades de los robots colaborativos de ISO:

-          Parada supervisada de seguridad: los robots que pueden pausar temporalmente su funcionamiento cuando se detecta un ser humano u otro objeto desconocido en la celda de trabajo realizan una parada supervisada de seguridad. En estos casos, el robot mantiene la energ√≠a pero no puede moverse, lo que significa que no ser√° necesario apagarlo y reiniciarlo. Los reinicios del robot pueden ser un proceso largo que se requer√≠a antes del desarrollo de la funci√≥n de parada supervisada de seguridad. Los robots que realizan una parada supervisada de seguridad se reinician autom√°ticamente una vez que el espacio de trabajo est√° despejado.

 

-          Gu√≠a manual: cuando un cobot se mueve a trav√©s de la entrada directa y pr√°ctica de un operador, se denomina gu√≠a manual. Cuando un operador se involucra en el guiado manual, el cobot permanece en una parada monitoreada de seguridad hasta que se activa a trav√©s de un interruptor de habilitaci√≥n. La mayor√≠a de los cobots se pueden programar mediante la ense√Īanza basada en puntos o rutas para realizar ciertas tareas despu√©s de ser guiados manualmente a trav√©s de los puntos o rutas.

 

-          Monitoreo de velocidad y separaci√≥n: esta tecnolog√≠a permite que un robot opere con un humano cerca si se puede mantener una distancia predeterminada entre el robot y el humano. Esto se puede lograr utilizando alfombras de seguridad sensibles a la presi√≥n, cortinas de luz o esc√°neres de √°rea l√°ser, as√≠ como a trav√©s de una combinaci√≥n de sensores y sistemas de visi√≥n, para alertar a los robots cuando algo ha entrado en su entorno de peligro.

 

-          Limitaci√≥n de potencia y fuerza: las limitaciones de potencia y fuerza se pueden lograr a trav√©s del dise√Īo o mediante la adici√≥n de elementos de control externos. Por lo general, requiere un robot con potencia o retroalimentaci√≥n de fuerza incorporada. Estos robots son generalmente m√°s peque√Īos, m√°s lentos y menos potentes que otros robots, lo que les permite adaptarse m√°s f√°cilmente para trabajar de forma segura junto a los humanos. En los casos en que se utiliza un robot que solo posee capacidades de colaboraci√≥n que limitan la potencia y la fuerza, se requieren evaluaciones de riesgo exhaustivas para garantizar un funcionamiento seguro.

Robots móviles autónomos

Los robots móviles autónomos (AMR) son carros robóticos que pueden navegar a través de un entorno sin necesidad de guía humana para transportar una variedad de materiales entre ubicaciones. A menudo, los AMR se consideran un reemplazo de los vehículos guiados automatizados (AGV), que se han utilizado durante mucho tiempo para automatizar el movimiento de materiales en la industria. Mientras que un AGV navega siguiendo tiras de cables o pistas magnéticas a lo largo del piso, los AMR usan una tecnología llamada detección y alcance de luz (LiDAR). LiDAR funciona mediante el uso de un sensor láser para medir la distancia entre el AMR y otros objetos. La falta de infraestructura fija requerida para implementar AMR los hace ideales para aplicaciones donde se necesita flexibilidad. Además de usarse para tareas de manejo de materiales, los AMR pueden tener robots articulados montados en ellos para permitir su uso en aplicaciones como recolección de contenedores y mantenimiento de máquinas.

Robots Móviles Autónomos

Perspectivas de usuarios finales e integradores

Pocas tecnologías avanzadas están tan asociadas con la automatización como la robótica. De hecho, para muchos, los dos términos, robótica y automatización, son sinónimos. Pero la verdad es que los robots son solo un ejemplo de un sistema automatizado, aunque a menudo es complejo y muy flexible. Como tal, los robots son cada vez más parte del ecosistema automatizado que comprende la fabricación moderna. Y con los avances que se están haciendo en los robots que los hacen más flexibles, más capaces y más fáciles de programar, ahora estamos viendo un nivel de adopción de robots que supera el apogeo de la adopción de robots en la industria automotriz en la década de 1980.

Para evaluar mejor el estado de las actitudes actuales de la industria hacia los robots, encuestamos a casi 60 usuarios finales industriales e integradores de sistemas que trabajan en todas las industrias de fabricación vertical: fabricación discreta, fabricación por lotes y procesamiento continuo. La mayoría de los encuestados pertenecían, por supuesto, a las industrias de fabricación discreta y por lotes (96 %), ya que los robots no se usan tan ampliamente en las industrias de procesos continuos debido a la naturaleza de sus operaciones de producción a menudo cerradas (es decir, dentro de tuberías).

Los encuestados indicaron que, de los tipos de robots utilizados en sus operaciones de producción, el 73 % son robots industriales, el 39 % son robots colaborativos y, sorprendentemente, el 30 % son robots móviles autónomos (AMR). Nota del editor: A los encuestados se les permitió seleccionar todos los tipos de robots utilizados en sus instalaciones, por lo que las cantidades totales superan el 100 %.

Curiosamente, el 83% de los lectores dijeron que buscan agregar robots, o m√°s robots, en los pr√≥ximos dos a√Īos. Lo que ayuda a impulsar esta cifra es el hecho de que el 29 % de los encuestados actualmente no usa ning√ļn robot, y solo el 13 % se√Īala que m√°s del 50 % de sus operaciones de producci√≥n involucran el uso de robots.

De esos usuarios finales que aplican robots en sus operaciones de producci√≥n, los robots industriales han estado en uso en sus plantas durante un promedio de 11 a√Īos, mientras que los cobots y los AMR han estado en uso durante un promedio de seis a√Īos.

Los usuarios finales tambi√©n se√Īalaron los principales impulsores de su decisi√≥n de utilizar robots. Cuando se les pidi√≥ que clasificaran los problemas que afectan el uso de los robots, el 45 % se√Īal√≥ los problemas laborales como el factor principal, mientras que el 30 % dijo que la velocidad/rendimiento y el 20 % mencionaron la calidad como las principales razones que impulsaron sus decisiones.

Preferencias de cobots

La popularidad de los robots colaborativos (cobots) en esta encuesta destaca la rapidez con la que se han aceptado en la industria. Las impresionantes cifras indicadas para el uso de AMR y cobots resaltan dos factores claros: 1) la creciente aceptación de las tecnologías robóticas por parte de la industria; y 2) los problemas laborales en curso que enfrenta cada vertical industrial.

 Preferencias De Cobots

Aunque los integradores encuestados estuvieron en gran medida de acuerdo con los n√ļmeros se√Īalados por los usuarios finales, los integradores dijeron que el inter√©s en los cobots en los √ļltimos cinco a√Īos ha crecido en aproximadamente un tercio, aunque la mayor√≠a de los usuarios finales a√ļn prefieren los robots industriales. De hecho, los integradores se√Īalan que el 33,3% de sus clientes actualmente prefieren los cobots, y el resto prefiere los robots industriales.

Esta informaci√≥n sobre las preferencias por los robots industriales sobre los cobots podr√≠a conducir a una adopci√≥n m√°s r√°pida y generalizada de las nuevas tecnolog√≠as de control de robots industriales que ahora est√°n llegando al mercado. Estas tecnolog√≠as, que pueden transformar los robots industriales en cobots, aplican capacidades como el control de la velocidad y la separaci√≥n para ayudar a los robots industriales a moverse fuera de los entornos enjaulados o protegidos en los que tradicionalmente han operado. Hemos visto esto demostrado tanto con grandes robots paletizadores como con robots industriales m√°s peque√Īos de recogida y colocaci√≥n.

La mayor√≠a de los integradores (60 %) que respondieron a nuestra encuesta dicen que a√ļn es demasiado pronto para saber si estas nuevas capacidades de control de robots reducir√°n el reciente aumento en el inter√©s por los cobots. Sin embargo, dada la preferencia existente de la industria por los robots industriales sobre los cobots, cualquier tecnolog√≠a que pueda permitir que los robots industriales operen como cobots tiene un gran potencial incorporado. Esto no significa que los cobots vayan a desaparecer, por supuesto, sino que su uso estar√° m√°s dirigido a los tipos de aplicaciones para las que son m√°s adecuados, es decir, aquellas aplicaciones en las que un robot industrial podr√≠a considerarse una exageraci√≥n.

Robots móviles en auge

Si bien gran parte de la atenci√≥n sobre las tecnolog√≠as rob√≥ticas en la industria tiende a centrarse en los robots articulados que pueden agarrar y mover objetos, los robots m√≥viles aut√≥nomos (AMR) tambi√©n han ganado mucha atenci√≥n. De hecho, el 100% de los integradores que respondieron a esta encuesta dijeron que han visto un aumento en el inter√©s por los AMR entre sus clientes durante los √ļltimos cinco a√Īos.

Dos factores tienden a figurar en el creciente interés en las AMR:

-          El hecho de que sean veh√≠culos aut√≥nomos y no de guiado autom√°tico (AGV) que requieran gu√≠as empotradas o fijas en el suelo de la f√°brica para que el AGV los siga.

-          La flexibilidad de los AMR para ir a cualquier lugar con caracter√≠sticas de seguridad similares a las de los cobots que evitan que colisionen con personas u objetos significa que los AMR pueden manejar muchas de las tareas de manejo de materiales que com√ļnmente realizan los humanos con camiones manuales y de plataforma o montacargas.

Los integradores notaron que el interés en los AMR entre los usuarios se divide equitativamente entre las industrias de manufactura discreta y por lotes, que comprenden aproximadamente el 80% del mercado que busca usar AMR.

Aunque los robots industriales y los cobots todavía lideran el camino en términos del tipo de robots que los usuarios finales buscan implementar, con un 78 % y un 44 %, respectivamente, el 22 % de los usuarios finales buscan implementar AMR en el corto plazo.

Recomendaciones de selección e instalación

Entre los conocimientos más valiosos arrojados por esta investigación se encuentran los consejos directos de los usuarios finales e integradores.

Un usuario final encuestado dijo que el consejo m√°s importante que pueden compartir es que los usuarios comprendan la importancia de sus propios procesos de producci√≥n antes de instalar un robot. ‚ÄúSi se compra un robot sin una buena comprensi√≥n de la tecnolog√≠a o los requisitos de mantenimiento para convertir un proceso manual en un m√©todo rob√≥tico, esto puede conducir, en muchos casos, a que el robot termine en una esquina y no se use‚ÄĚ. Para evitar este resultado, este encuestado recomienda realizar un estudio antes de comprar un robot para ayudar a dirigir la implementaci√≥n correcta de ese robot para garantizar que brinde los resultados esperados.

Recomendaciones De Selección Robots

Otro encuestado sugiere que, antes de cualquier compra de robot, los usuarios deben crear y ejecutar una simulaci√≥n realista de la aplicaci√≥n para garantizar que funcione seg√ļn lo previsto. "Consulte con el fabricante para ver qu√© tan realista es su software de simulaci√≥n y tambi√©n verifique los tiempos de ciclo", dijo este encuestado. ‚ÄúLa integraci√≥n y comunicaci√≥n con componentes de terceros tambi√©n es un factor importante para tomar una decisi√≥n final‚ÄĚ.

"De peque√Īos pasos al integrar la automatizaci√≥n [rob√≥tica] en las operaciones de manufactura heredadas y realice una evaluaci√≥n de 'dise√Īo para la automatizaci√≥n' en las primeras etapas", aconsej√≥ otro encuestado.

Algunas otras piezas clave de selección de robots y consejos de aplicación de los usuarios finales incluyen:

-          Gaste el dinero extra para obtener un robot que realmente funcione a su entera satisfacci√≥n;

-          Utilice un fabricante e integrador confiable; y

-          Haga su tarea: aseg√ļrese de que la operaci√≥n del robot sea lo suficientemente robusta para manejar su aplicaci√≥n.

Las recomendaciones del integrador incluyen:

-          Compre un robot que pueda superar lo que necesita hoy; se ver√° recompensado con dividendos m√°s adelante a medida que aprenda y ampl√≠e su uso de robots.

-          Recuerde que el apoyo del proveedor es clave al instalar un robot para reducir la curva de aprendizaje y poner el robot en funcionamiento m√°s r√°pido.

-          Inf√≥rmese sobre soporte de servicio, plazos de entrega y una interfaz f√°cil de usar.