Robots colaborativos:¿bombo o esperanza?

¿Son los cobots la respuesta a la escasez de trabajadores calificados en la industria manufacturera?

Pídale al propietario de cualquier taller mecánico o casa de hojalatería que mencione el mayor obstáculo para el crecimiento de la empresa y es probable que reciba la misma respuesta:no es la falta de capital de trabajo lo que los está ralentizando, ni la escasez de tecnología avanzada. pero algo mucho más básico:la necesidad de que alguien presione un botón verde o empaque cajas. "No podemos encontrar suficientes personas", escuchará.

Para colmo de males, aquellos que de alguna manera han superado sus problemas laborales, a través de asociaciones con escuelas vocacionales del área o a través de programas internos de desarrollo de trabajadores, todavía enfrentan un obstáculo igualmente desafiante, a saber, la dura competencia de los fabricantes en países con bajos costos laborales. ¿Cómo puede alguien esperar mantenerse a flote cuando la nómina de su competidor es solo una fracción de la suya?

Mejoradores de la fuerza laboral

La solución es obvia:automatizar. Recorra los pasillos de cualquier planta automotriz y seguramente verá hordas de robots amarillos, naranjas o blancos atendiendo largas líneas de ensamblaje. Lo mismo puede decirse de cualquier gran empresa de fabricación, donde los robots industriales cargan y descargan piezas de las celdas de mecanizado, aplican pintura a las piezas de trabajo que pasan o unen componentes en celdas de soldadura automatizadas. Problema laboral resuelto.

Pero, ¿qué pasa con el resto del mundo de la fabricación, donde los volúmenes de producción más bajos hacen que la automatización sea una propuesta aparentemente dudosa? Todo el mundo sabe que los robots industriales son caros. Requieren técnicos calificados para programarlos y elaborar protecciones o cortinas de luz para evitar lesiones a sus compañeros de trabajo humanos. El cambio de un trabajo al siguiente lleva un tiempo precioso, sin importar la necesidad de herramientas especiales al final del brazo, transportadores para mover el material dentro y fuera del alcance del robot y el mantenimiento de rutina de una pieza más del equipo del taller.

Una solución universal

Aunque el origen de los términos "colaborativo" y "cobot" se debate ferozmente, una cosa está clara:hace unos 10 o 15 años, varios proveedores de robótica intentaron resolver el factor de molestia con una nueva forma de automatización. El robot “colaborativo” UR5 de Universal Robots (Odense, Dinamarca), por ejemplo, prometió eliminar las protecciones de seguridad. Según los informes, la instalación tomó menos de una hora. Se dijo que la interfaz de pantalla táctil era lo suficientemente simple para que cualquiera la usara, y el robot era lo suficientemente liviano como para moverlo a donde sea necesario. Y con un precio mucho más bajo que el de los robots industriales de tamaño similar, pronto se encontrarán cobots en tiendas grandes y pequeñas, predijo la compañía.

Tenían razón. Otras empresas de robótica pronto siguieron su ejemplo y, en la actualidad, prácticamente todos los proveedores de robots industriales producen o trabajan activamente en su propia respuesta al UR5. De hecho, los cobots se han vuelto tan populares que un blog reciente en el sitio web de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA; Ann Arbor, MI) sugiere que la participación de mercado actual del 3 % que disfrutan los robots colaborativos se multiplicará por diez para 2025.

Una cifra impresionante, sin duda, pero ¿qué significa eso para los robots tradicionales, menos amigables con los humanos? ¿Pronto seguirán el camino de la maquinaria accionada por correa y las herramientas de acero al carbono? Y dejando de lado su tremendo potencial de crecimiento, ¿los cobots son realmente todo lo que se supone que son, o es este otro ejemplo más de exageraciones de marketing que superan a la realidad?

Menos es más

Stuart Shepherd, director regional de ventas de Universal Robots Americas (Ann Arbor, MI), no lo cree así. Hay muy buenas razones para la exageración, dijo, que incluyen menos protección, menos espacio en el piso y menos necesidad de capacitación del operador.

“Los cobots representan una oportunidad para que la automatización sea utilizada por más empresas y en aplicaciones que no se abordaron anteriormente”, dijo Shepherd. "Podrían ser el cambio más significativo en la industria de la automatización desde la invención de los PLC [controladores lógicos programables] y, de hecho, de los propios robots".

Los fabricantes de todos los tamaños disfrutan de los beneficios que los cobots aportan a la planta de producción, señaló Shepherd, y agregó que la facilidad de uso, junto con un bajo costo total de propiedad, los hacen especialmente atractivos para las empresas más pequeñas. Es esto, en parte, lo que explica su crecimiento más rápido que el promedio del mercado, dijo Shepherd, aunque se apresura a señalar que, debido a que la implementación de cobots es más fácil que con los robots industriales, su uso se está expandiendo más allá de la fabricación para incluir el procesamiento de alimentos, actividades de almacén, laboratorio y aplicaciones científicas.

Repensar la automatización

A pesar de las amplias aplicaciones, es dentro del espacio de fabricación tradicional donde los cobots abordan con mayor frecuencia el problema grave y generalizado descrito anteriormente:la falta de talento calificado y disponible para trabajar en la planta de producción. Eso es según Jim Lawton, director de operaciones del fabricante de cobots Rethink Robotics Inc. (Boston).

“Con su capacidad para completar tareas que, hasta ahora, solo podían realizar los humanos, los cobots desempeñan un papel clave para aliviar este dolor”, dijo. “Además, pueden ocupar puestos que los trabajadores humanos no están ansiosos por asumir, incluidos aquellos que son tediosos, extenuantes o directamente peligrosos, lo que brinda a los empleados la oportunidad de pasar a roles más deseables”.

Los robots industriales han estado aceptando alegremente trabajos sucios durante décadas. ¿Qué hace que los cobots sean tan especiales? Lawton ofreció varios argumentos:

• Con su sensor de fuerza incorporado, los cobots son perfectos para el ensamblaje de componentes electrónicos y trabajos igualmente delicados.
• Debido a que normalmente no requieren protección, también son ideales para tareas como empaque, prueba e inspección de productos y, de hecho, para cualquier entorno en el que haya humanos.
• La capacidad de implementar cobots rápida y fácilmente los hace ideales para tiradas de producción cortas y cambios frecuentes, una gran tendencia en la fabricación.
• Los cobots también pueden trabajar junto con robots industriales más grandes, complementando su trabajo.
• La mayoría de los cobots se pueden entrenar simplemente moviendo el brazo para demostrar la tarea que se desea realizar. No se requieren suites de software extensas.
• Para los fabricantes estacionales o aquellos que ven una gran variabilidad en la demanda de los clientes, los cobots ofrecen un recurso confiable y adaptable para los períodos de máxima demanda.

“Los cobots brindan a los fabricantes la capacidad de automatizar mucho más hoy que en años anteriores, lo que les permite seguir siendo competitivos e innovadores sin importar la industria”, dijo Lawton. "En pocas palabras, son fiables, eficaces y adaptables, y ayudan a las empresas a tener más éxito".

Pisando los dedos de los pies

Si se pregunta dónde su tienda puede obtener algo de ese éxito, hay algunas cosas que debe tener en cuenta antes de subirse al Cobot Express. Para empezar, ningún gerente de producción o dueño de tienda quiere ver a sus empleados amotinarse por lo que se percibe como una revolución robótica. Al integrar esta nueva tecnología en la planta de producción, es importante que los fabricantes informen a los trabajadores de carne y hueso que los cobots están ahí para ayudarlos a hacer su trabajo, no para reemplazarlos.

La clave para una integración cobot exitosa también comienza con la selección de la tarea correcta. Como señala Lawton, cuando un cobot no se usa o no se aprecia, casi siempre se debe a que se implementó en la tarea incorrecta. “Los cobots no están destinados a satisfacer todas las necesidades de automatización, y algunas tareas se adaptan mejor a la tecnología que otras”, dijo. “Aquí es donde se vuelve realmente importante para un fabricante trabajar directamente con el proveedor o distribuidor de cobots desde el primer día para identificar la aplicación correcta y garantizar que el cobot se utilizará de la mejor manera posible. A partir de ahí, la implementación y la integración con los procesos existentes es fluida y sin inconvenientes”.

Volverse ecológico

Rick Maxwell, director de ingeniería para la industria general y el segmento automotriz de FANUC America Corp. (Rochester Hills, MI), estuvo de acuerdo y agregó que es importante evaluar la necesidad de la aplicación para brindar la solución robótica adecuada. "¿Es realmente de naturaleza colaborativa o es más adecuado para un robot industrial tradicional?" él dijo. "Determinar cuál es más apropiado para las necesidades del cliente depende en gran medida de los requisitos de rendimiento de la operación, junto con el peso y la complejidad del objeto o la pieza que se debe manipular".

Ahí está el problema, algo que los fanáticos de la automatización más tradicional llaman rápidamente la atención:la mayoría de los cobots son menos rápidos que un rayo. Como señaló Maxwell, los cobots se adaptan mejor a aplicaciones sencillas y sencillas de recoger y colocar, y lo hacen a un ritmo lento y constante. Es casi seguro que esto cambiará a medida que mejore la tecnología de los cobots, pero al menos por ahora, no espere ver que su velocidad se acerque a los movimientos ultrarrápidos de los robots industriales.

Pero eso está bien. La necesidad de que las personas interactúen de manera segura con la maquinaria en las celdas de trabajo de fabricación es bastante real, una actividad que es posible gracias a la capacidad de un cobot para detectar un contacto inesperado con objetos en su zona de trabajo, eliminando así las restricciones que les impiden compartir sus estaciones de trabajo con las personas. Maxwell dijo:"Este es un gran beneficio de seguridad y costo, ya que permite que el robot realice tareas extenuantes y operaciones repetitivas sin la necesidad de costosas barreras de seguridad industrial".

¿Quién está comprando?

Al igual que otros constructores, FANUC está recibiendo un número creciente de consultas de empresas que buscan una solución de robótica colaborativa. Irónicamente, una buena parte de estas solicitudes provienen de una fuente inesperada:grandes fabricantes que tienen una amplia experiencia con robots industriales. “Las oportunidades para aplicaciones de robots colaborativos están disponibles en todas las empresas, grandes y pequeñas”, dijo Maxwell.

Nicolas De Keijser, gerente de línea de negocios de ensamblaje y prueba en ABB Robotics (Auburn Hills, MI), está viendo una tendencia similar. “Debido a que los cobots suelen ser más fáciles de usar y menos costosos de integrar, son muy atractivos para las pequeñas y medianas empresas, ya que hacen que la automatización sea más alcanzable”, dijo. "Entonces, en comparación con los robots tradicionales, probablemente haya un uso más uniforme de los cobots en todo el espectro de fabricación, en empresas de todos los tamaños".

Además de recoger y colocar, ¿para qué se utilizan los cobots? De la demanda total, De Keijser y Maxwell acordaron que se espera que la mayor parte del crecimiento futuro provenga del segmento de manipulación de materiales, donde los cobots se utilizan para empaquetar piezas, paletizar cajas, cargar cintas transportadoras y más, aunque De Keijser agregó que algunos cobots son especialmente adecuados para tareas de ensamblaje complejas, incluidos componentes pequeños o delicados. También son los favoritos para el cuidado de máquinas, la carga y descarga de tornos CNC y centros de mecanizado, por ejemplo, o la extracción de piezas terminadas de moldes de inyección de plástico.

No tan rápido

Independientemente de la aplicación o el tamaño de la empresa, quienes están acostumbrados al rendimiento de un robot industrial deben tener en cuenta varias cosas, señaló David M. Robers, gerente de ventas de robótica para las Américas en Denso Robotics (West Chester, OH). “Los cobots a menudo se venden en aplicaciones en las que no tienen ningún negocio”, dijo. "Sí, están bien para tareas básicas de recoger y colocar, y en aplicaciones con tiempos de ciclo relativamente largos, pero la mayoría no puede competir con la velocidad y precisión de un robot industrial tradicional".

Su naturaleza colaborativa también puede ser exagerada. Robers dice:“Si pones un cuchillo en el extremo de un cobot, ya no es colaborativo. Si usa una pinza que tiene la capacidad de pellizcar el dedo de alguien, entonces no se considera colaborativo. Ya sea que se trate de un producto nuestro o de otra persona, debe evaluar si la solución es realmente segura y agregar la protección adecuada si es necesario.

También hay que pensar en el "qué pasaría si". Los usuarios familiarizados con la capacidad de un robot industrial para recuperarse en caso de que se caiga una pieza o retraerse desde lo profundo de una pieza de trabajo en caso de un fallo de alimentación, por ejemplo, pueden sentirse decepcionados si su nuevo cobot brillante necesita ayuda humana para resolver una situación incómoda. .

“Si tiene mucho tiempo de ciclo, no requiere una repetibilidad extrema y las personas deben estar dentro y alrededor del área de trabajo, entonces esas son aplicaciones decentes para un cobot”, dijo Robers. “De lo contrario, podría argumentar que un robot industrial es una mejor solución y, dependiendo de los resultados de la evaluación de seguridad que cualquier cliente de robot debe hacer antes de comprar uno, podría costar menos dinero para implementar y ofrecer un mayor rendimiento. Hay mucha expectación en torno a los cobots:la gente está entusiasmada con ellos y la teoría detrás de ellos es sólida, pero este es definitivamente un ejemplo en el que los compradores deben hacer su tarea".