Pasado, presente y futuro de la robótica industrial

10 de octubre de 2024 0

Con la proliferación de los robots industriales, el papel de los trabajadores de las fábricas se está desplazando a la gestión de plantas que delegan cada vez más el trabajo de la planta en los robots.
Los robots industriales permiten aumentar la eficiencia y la productividad, mejorar la calidad, ahorrar costes y aumentar la seguridad, aunque también puede haber costes ocultos y problemas de integración.
La IA representa la próxima tecnología transformadora en los campos industriales; es importante comprender cómo cambiarán las funciones de los trabajadores y prepararse para el futuro con la actualización de las cualificaciones.

Utilizados por primera vez en la década de 1960, los robots industriales en la fabricación se han generalizado durante la era de la automatización -la creciente digitalización de la economía debida a la pandemia del COVID-19 hizo que las cifras aumentaran aún más. Sólo en 2023 se instalaron más de 540.000 robots industriales en todo el mundo, con lo que el parque operativo total de robots industriales supera los 4 millones.

En la actualidad, los robots industriales se utilizan ampliamente en los sectores de la fabricación y la logística, con una adopción temprana en la industria de la construcción. Estos robots están permitiendo a las empresas realizar trabajos a mayor escala y estandarizar muchos procesos de la nueva economía global.

¿Qué son los robots industriales?

La robótica industrial en la fabricación son máquinas automatizadas y programables que llevan a cabo tareas industriales como recoger y colocar, soldar, pegar, inspeccionar, etc. mediante una serie de acciones sobre un objeto o flujo de trabajo.

Estas acciones se repiten en un número indefinido de unidades en tareas de gran volumen y baja mezcla, y como los robots no se aburren ni se cansan, cada acción es tan detallada y precisa como la primera. Los robots industriales también se están utilizando en tareas de bajo volumen y alta mezcla en las que pueden realizar operaciones ligeramente diferentes cada vez, utilizando software inteligente y sensores como cámaras y láseres para ajustar lo que están haciendo.

Tipos de robots industriales

Los tipos de robots industriales más utilizados son:

SCARA: acrónimo de «selective compliance assembly robot arm», el brazo de cuatro ejes de un robot SCARA tiene articulaciones rígidas en tres ejes pero flexibles en el cuarto, que es lo que lo hace «selectivo». Los robots SCARA son muy rápidos y precisos y suelen utilizarse en aplicaciones de pick and place en industrias como la electrónica o la alimentaria.
Robots articulados: los robots articulados proporcionan un rango completo de movimiento y espacio de trabajo en comparación con un SCARA, utilizando 4, 5 ó 6 ejes. Se encuentran entre los tipos más comunes de robots industriales con aplicaciones en casi todos los ámbitos, desde la fabricación a la logística, pasando por la alimentación y la agricultura. Si ha visto vídeos de un robot soldando coches en una fábrica de automóviles o recogiendo cajas en un almacén, lo más probable es que se trate de un robot articulado.
Robots cilíndricos: un robot cilíndrico tiene un brazo simple o articulado que se extiende desde una base giratoria, lo que le da acceso a todo el campo que está dentro del alcance del efector, el dispositivo que permite al robot interactuar con su tarea. Si alguna vez ha visto a un robot recoger algo de una superficie o una cinta, girar sobre sí mismo y depositarlo en otro lugar, es probable que se trate de un robot cilíndrico.
Robots delta: llamados así por la letra del alfabeto griego a la que se parecen, los brazos del robot delta apuntan hacia abajo, convergiendo en el efector y pareciendo un triángulo invertido. Está suspendido sobre la zona de trabajo y el efector accede a la estructura o superficie inferior. Tradicionalmente no tan fuerte como los robots industriales más grandes, el robot delta es más adecuado para operaciones de pick and place pequeñas, ligeras y precisas que no impliquen componentes pesados, como productos alimenticios o envases farmacéuticos.
Cobots: los robots de gran tamaño que se mueven rápidamente mediante acciones programadas plantean riesgos de seguridad inherentes para las personas de su entorno. Para hacer frente a estos riesgos, los cobots (robots colaborativos) están diseñados para trabajar junto a colegas humanos. Los cobots suelen limitarse a un tamaño y una velocidad determinados para que no puedan causar daños o lesiones graves, pero su programación también permite realizar paradas bruscas cuando un humano entra en contacto con el robot. Esto también los convierte en una opción natural para el aprendizaje, con IA que entrena al robot para trabajar en problemas difíciles.

Robots industriales móviles: los robots industriales móviles son bases robóticas con ruedas que se utilizan para mover materiales en fábricas y almacenes. Algunos robots (llamados AGV o vehículos de guiado automático) siguen trayectorias fijas mediante cables incrustados en el suelo, pero los últimos avances han permitido a los robots moverse con más libertad. Los robots móviles autónomos o AMR tienen mapas del edificio y pueden utilizarse para desplazar piezas de forma autónoma. Los AMR utilizan sensores como cámaras y láseres para detenerse con seguridad si hay personas en su camino.

Nuevas innovaciones en robótica industrial

Como en otros muchos sectores, la IA está teniendo un enorme impacto en la robótica industrial. Los robots de la generación anterior se programaban, se activaban y, en cierto modo, se olvidaban. Los humanos diseñaban flujos de trabajo y desplegaban estaciones en las que los robots realizaban su parte de un proceso innumerables veces a medida que llegaban las entradas.

Hoy en día, los fabricantes intentan dar a los robots industriales una descripción más amplia de su trabajo en los procesos industriales. Con suficientes datos de entrenamiento, un robot puede realizar más tareas por sí mismo, aplicando el aprendizaje automático a circunstancias nuevas o cambiantes para ampliar aún más su conjunto de habilidades. Los datos de formación proporcionados por otros procesos y su propio rendimiento histórico pueden agilizar constantemente las operaciones, todo ello sin intervención humana.

Las tecnologías digitales como el diseño 3D y la impresión 3D también están poniendo la robótica industrial en manos de empresas y operaciones cada vez más pequeñas. Esta democratización ampliará el campo, fomentará la innovación de los actores más ágiles y mejorará el rendimiento y la adopción en general.

Los robots también forman parte de la Internet Industrial de las Cosas (IIoT), un campo que se espera que crezca un 23% anual hasta 2030.

A medida que los robots industriales (junto con otros innumerables procesos físicos y mediciones) estén más estrechamente conectados a los sistemas a lo largo de la cadena de suministro -incluidos los conjuntos de datos cada vez más grandes utilizados como datos de entrenamiento de IA-, la seguridad del ecosistema de la robótica industrial será aún más crucial.

Ventajas de la robótica industrial, hoy y en el futuro

Algunas de las ventajas de la robótica industrial no han cambiado mucho en más de 50 años: pueden realizar trabajos aburridos, peligrosos y sucios mejor, más rápido y de forma más constante que los humanos. Pero hoy en día, la automatización las está potenciando.

Eficacia y productividad: al contrario de lo que se suele decir, que los robots y la inteligencia artificial acabarán con los puestos de trabajo de la gente, los robots industriales están ayudando a producir más cosas más rápido y mejor con los mismos recursos (tanto humanos como materiales). Esta mayor automatización permitirá a los trabajadores humanos ascender en la cadena de mando y ocupar puestos de gestión creativa de flotas.
Calidad: con el aumento del uso de robots industriales de precisión, también mejorarán la consistencia y la calidad de los productos. Los robots industriales serán capaces de realizar tareas cada vez más precisas y detalladas, y cuando se combinen con herramientas como el diseño generativo, los diseños serán más resistentes, durarán más y funcionarán mejor.
Seguridad y salud: a medida que las personas trabajen más junto a los robots, su colaboración proporcionará un conjunto de datos cada vez mayor para que el aprendizaje automático mejore constantemente el rendimiento. Esto producirá un mejor resultado final y también un estilo de colaboración en proceso más seguro que priorice la seguridad de los trabajadores.
Ahorro de costes: antes de que la pandemia empujara aún más a la sociedad global hacia el mundo de la automatización, las cifras estaban ahí, y los elementos de la fabricación inteligente (de la que la robótica industrial es una parte fundamental) estaban permitiendo un ahorro real de costes. Un estudio de 2019 observó aumentos del 10% en el rendimiento de la producción, del 11% en el uso de la capacidad y del 12% en la productividad laboral como resultado de la tecnología de fabricación inteligente. Estos aumentos pueden conducir, a su vez, a mejoras en los resultados finales de las empresas.
Analítica: la robótica industrial genera y recopila enormes conjuntos de datos como parte del Internet industrial de las cosas. Cuando el rendimiento y el estado de cada componente y cada paso de cada proceso pueden representarse digitalmente, pueden aplicarse herramientas analíticas para conseguir que esos datos cuenten múltiples historias. Esto puede revelar cómo está funcionando la maquinaria, si el ROI de la tecnología está dando sus frutos, qué herramientas necesitan reparación o sustitución, y mucho más. La conexión de estos datos con los de otros ámbitos, como los sistemas de proveedores o de ventas, puede proporcionar una visión precisa y constantemente actualizada de la posición de una empresa en el mercado.
Desarrollo humano: antes, los trabajadores de la fabricación o la construcción se cubrían de grasa y serrín, olían a pintura o aceite y sufrían lesiones o dolencias comunes a sus campos. Los robots industriales en un flujo de trabajo automatizado pueden desplazar los trabajos humanos de estas funciones, a menudo peligrosas, a nuevos puestos que conectan los conocimientos técnicos de los trabajadores con la analítica de visibilidad que puede proporcionar la IA. Cada vez son más los trabajadores humanos que diseñan, implantan y gestionan flujos de trabajo robotizados que se encargan de las tareas difíciles mientras ellos utilizan su creatividad y experiencia humanas para mejorar la empresa.