En solo dos años, se espera que el número de robots industriales operativos de todo el mundo lleguen a superar nada menos que la mitad de toda la población de Cataluña. En la actualidad de nuestras fábricas, los cobots flexibles están trabajando junto a las personas y su aprendizaje los ayuda a ser aún más versátiles. Es realmente fascinante ver el ritmo rápido de desarrollo de la industria de automatización.
Robots industriales
Los robots se han convertido en una parte integral de la fabricación desde que apareció la primera empresa robótica allá por los años 50. Son una de las razones clave que hay detrás de la creciente producción y calidad que hemos experimentado en las últimas décadas. En 2022, la Federación Internacional de Robótica (IFR) estima que habrán aproximadamente unos 3,9 millones de robots industriales operativos en todo el mundo.
Las estadísticas del IFR muestran que esto se debe en gran parte por la recuperación tecnológica en China, donde la cantidad de robots crece sobre un 30% cada año. Allí se puede encontrar un 27% de todos los robots industriales operativos en 2018. También se puede observar como las industrias de electrónica, automoción y metal altamente automatizadas siguen siendo sus principales clientes.
Principales componentes de los robots industriales
Existen diferentes tipos de robots, como SCARA, delta o robots de coordenadas cartesianas. Un ejemplo es el robot articulado, que veréis en la siguiente imagen.
Este está modelado a partir de un brazo humano y, con sus seis grados de libertad, es un robot industrial muy flexible. Por lo tanto, se encuentra entre los robots más populares para aplicaciones industriales. Robots como este se utilizan, por ejemplo, para soldar, ensamblar, sellar, manipular materiales, recoger, cortar, pintar o pulverizar. Probablemente todos habréis visto este tipo de robots en vídeos de producción en compañías de automoción altamente automatizadas u otro tipo de industrias igualmente avanzadas. El diseño del robot consta de cinco componentes principales: controlador, sensores, manipulador o brazo robótico, efector final y accionamiento.
- Controlador: puede verse como el cerebro del robot. Se puede conectar a un ordenador y sirve como interfaz entre la persona que configura el sistema y el robot.
- Sensores: el robot percibe su entorno a través de sensores. Estos pueden ser micrófonos, cámaras, o sensores de presión. La retroalimentación de los sensores puede ser utilizada por un robot industrial para realizar su tarea programada.
- Manipulador o brazo robótico: se utiliza un brazo robótico para colocar su efector final. En nuestro ejemplo del robot articulado, el brazo está modelado a partir de un brazo humano e imita el hombro, el codo y la muñeca. Tiene seis grados de libertad y, por tanto, permite un amplio rango de movimiento.
- Efector final: actúa como la mano del robot y se encuentra al final del brazo. Dependiendo del propósito del robot, el efector puede ser una pinza o una pistola de soldadura.
- Accionamiento: es el motor que mueve las partes del robot. Los accionamientos comunes funcionan de forma hidráulica, eléctrica o neumática.
Integradora de sistemas
Al leer esto, puedes pensar: «Qué bien! Dónde puedo comprar un robot para automatizar todas las tareas de mi empresa?». Cuidado! Esta industria es bastante avanzada y complicada.
En un mundo ideal, podrías comprar un controlador ABB, sensores y un brazo robótico de Yaskawa, un efector final de KUKA y una unidad Siasun y, combinando todas las piezas, satisfacer tus necesidades específicas.
Pero la realidad es otra. La mayoría de las empresas utilizan lenguajes de programación diferentes y no todas sus APIs son abiertas. Los fabricantes de robots quieren ser más que simples productores de piezas robóticas y pretenden impulsar la parte del software de sus negocios. Es por eso que en una línea de producción, en la gran mayoría de veces, se ven robots completos de diferentes proveedores trabajando uno al lado del otro.
Afortunadamente, hay intentos como el sistema operativo del robot (ROS), que a pesar del nombre, es más un middleware que un sistema operativo. Sin embargo, no está claro en este momento cómo se desarrollará su adoptación en el mercado.
Escenarios de automatización
Existen diferentes casos de uso y estrategias para la fabricación automatizada. Todos tienen fortalezas y debilidades e implican costes y plazos muy diferentes.
Máquinas especiales
Las máquinas especializadas han sido las facilitadoras de la producción en masa y, en muchos casos, para las fábricas todavía tiene sentido diseñar y construir máquinas para fines especiales.
Las líneas de producción de dichas fábricas suelen cambiar aproximadamente una vez cada dos décadas. Es una manera de poder recuperar la alta inversión. Digámoslo de otro modo, tales sistemas robóticos específicos, tienen sentido para sistema de alto rendimiento con una larga vida útil.
Sistemas robóticos tradicionales
Un caso ligeramente diferente es la producción de coches, donde se puede producir un nuevo modelo cada dos años. En este caso, las líneas de producción deberán adaptarse a cada nuevo modelo. No es económico diseñar y producir maquinaria específica para cada parte del nuevo vehículo. Por lo tanto, estas compañías hacen uso de robots más flexibles, como el robot artículado que se mencionó al principio. Esta flexibilidad, sin embargo, viene con una etiqueta de precio.
Debido a que estos robots se pueden reutilizar, configurar una nueva línea de ensamblaje es complejo. Los integradores de sistemas pueden invertir meses para configurar y programar robots en una línea de producción compleja. La alta inversión inicial para esto debe amortizarse a lo largo de dos años. Tal caso de uso se caracteriza por piezas estandarizadas y ciclos de vida de producción en el orden de magnitud de varios años.
Fabricación de gran variedad de productos y bajo volumen
Si bien la producción en masa es un caso obvio de automatización robótica, actualmente los escenarios de gran variedad de productos y bajo volumen se realizan principalmente de forma manual. En esta área, la inversión inicial de programación y configuración de robots tradicionales puede no dar buen resultado. Aquí es donde vemos mucho desarrollo. La usabilidad del software robótico se simplifica considerablemente y se utilizan tecnologías como el aprendizaje automático para enseñar las tareas del robot que no están claramente definidas.
Actualmente, este tipo representan alrededor del 3% del mercado robótico, creciendo lentamente. Los Cobots están destinados a interactuar con los humanos y trabajar cerca de ellos. Un ejemplo de ello sería el robot UR5e, de una compañía danesa llamada Universal Robots y que podéis ver a continuación.
El futuro de los robots industriales
Incluso solo rascando la superficie del tema de los robots industriales, ya queda claro que la robótica es un campo fascinante. Es probable que sucedan cosas muy interesantes si los robots se vuelven más versátiles e inteligentes. Será emocionante ver cómo se utilizarán y adaptarán los cobots flexibles dentro de las líneas de producción más pequeñas y cómo los robots encontrarán camino en nuestra vida cotidiana, sobre todo con el impulso de la Inteligencia Artificial.