Robótica Industrial: Sistemas Tradicionales, Colaborativos y Adaptativos Explicados

¿Qué es la robótica industrial?

Son todos aquellos mecanismos complejos que permiten automatizar tareas en un entorno industrial. Esto incluye desde brazos robóticos, apiladores, sistemas de 3 ejes, autómatas, etc. Tienen la característica de que deben ser controlados por señales externas y sus movimientos programados antes de poder llevar a cabo las tareas asignadas. Estas señales pueden ser desde una señal de inicio de tarea dada por un PLC hasta las coordenadas de movimiento transmitidas por un sistema de visión artificial para realizar la siguiente tarea.

Tipos de robótica industrial y sus diferencias

Los dos tipos principales de robótica industrial son los robots tradicionales y los colaborativos. En los últimos años se ha definido y diferenciado un nuevo tipo de robot industrial: los robots adaptativos o inteligentes.

• La característica principal de los robots tradicionales es su necesidad de tener barreras físicas para su uso seguro.

• En el caso de los robots colaborativos, la característica más representativa es su diseño preparado para poder trabajar en colaboración con el operario humano, sin necesidad de barreras físicas. Una consecuencia negativa de mantener esta forma de operación es la menor velocidad y carga nominal de la robótica colaborativa frente a la tradicional.

• La robótica adaptativa o inteligente es una evolución de ambos tipos. Puede tener las fortalezas y debilidades de ambos. Tanto un robot tradicional como uno colaborativo pueden transformarse en un robot adaptativo o inteligente. Su característica principal es su capacidad para reaccionar al entorno y adaptar sus movimientos a la tarea específica que está realizando. Esto es posible gracias a una capa de sensores que dota al robot de «sentidos» y sistemas de deep learning o machine learning que gestionan la información recibida y controlan los movimientos del robot adaptativo o inteligente.

Deep Learning y Redes Neuronales en Robótica

El aporte de datos por un sistema de sensores a un robot no proporciona por sí mismo inteligencia ni adaptabilidad al entorno y la tarea que realiza. Estos datos deben procesarse y tratarse para definir las acciones apropiadas que debe llevar a cabo el robot adaptativo o inteligente. Según su complejidad, este procesamiento puede hacerse usando software tradicional o sistemas de deep learning y redes neuronales. El deep learning se usa en aquellos sistemas donde la toma de decisiones basada en datos de sensores es muy compleja.

Diseño de Garras y Herramientas para Robótica

Una parte muy importante de los sistemas de robótica industrial es la forma de interactuar con el producto o proceso. El diseño de garras y herramientas es tan importante como la programación y comunicación del robot. Estos sistemas deben garantizar que el robot industrial no dañe el producto y que realicen su tarea correctamente en un proceso industrial. A veces este diseño puede ser muy complejo, bien por la forma del producto a manipular o por la complejidad del proceso.

Aplicaciones, Beneficios y Ventajas de la Robótica Adaptativa o Inteligente

Las aplicaciones de la robótica industrial son bien conocidas y cubren temas como:

• Montaje
• Carga y descarga de máquinas. Pick and place
• Embalado y paletizado
• Transporte de piezas, extracción de piezas
• Corte, rectificado y pulido
• Procesos de pintura
• Aplicación de adhesivos y selladores
• Soldadura
• Medición y control de calidad

Sin embargo, los procesos más complejos debido a su variabilidad no se automatizan. La creación de programas casi diarios para nuevas variantes o la imposibilidad de garantizar niveles hace que la industrialización mediante robótica tradicional o colaborativa no sea posible o no sea rentable. Para estos casos, la robótica adaptativa o inteligente ofrece una solución. Su principal ventaja es la adaptación al entorno de trabajo. En lugar de trabajar con coordenadas de tarea o movimiento preestablecidas, se trabaja con puntos flotantes. Estos puntos se definen en cada caso por los sensores que conectamos a la instalación. Los sensores suministran la información que la unidad de control usa para definir los puntos flotantes. Esta adaptación al entorno es mayor o menor según la capacidad de procesamiento de la unidad de control y la resolución y calidad de los datos que aportan los sensores.

En este proyecto realizado por ATRIA, puedes conocer un sistema de robótica adaptativa en el que, gracias a una cámara de visión, el sistema es capaz de procesar y seleccionar el punto donde se debe conectar la batería, sin ningún tipo de cota fija. Otra ventaja de la robótica adaptativa es que puede aplicarse a instalaciones colaborativas o tradicionales preexistentes con un menor nivel de inversión. Esto es porque el hardware puede aprovecharse plenamente en la nueva instalación. Finalmente, otra ventaja de la robótica adaptativa o inteligente es su flexibilidad. Si el entorno o los procesos cambian, el sistema es capaz de adaptarse sin inversión económica. Modificaciones a nivel de software o actualizaciones de sensores pueden ser suficientes para que la instalación de robótica adaptativa o inteligente funcione correctamente.

En este otro proyecto y también gracias a un sistema de robótica adaptativa, el robot es capaz de decidir cómo coger la pieza, ya que se reciben en caótico, y cómo deben colocarse en la caja.

Pasos para Llevar a Cabo un Proyecto de Robótica

Los pasos más habituales que se deben seguir en cualquier proceso de automatización en el que intervenga un robot industrial son:

1. Definición de requisitos: En este paso se definen las tareas a realizar por el robot industrial junto con las características que debe cumplir. Una buena definición de requisitos puede ahorrar mucho trabajo posterior y dinero en desarrollo en los siguientes pasos.
2. Selección de hardware y software: Debe basarse en los datos obtenidos en el paso anterior y en la experiencia del equipo de trabajo. En este paso se define qué tipo de sistema robótico es el más adecuado: robot tradicional, colaborativo o adaptativo/inteligente.
3. Diseño de la instalación usando todos los datos definidos y validados por el cliente en los dos pasos anteriores. En el diseño es necesario definir las diferentes fases y partes del proceso, así como los flujos de trabajo y relaciones entre los diferentes elementos.
4. Validación de los puntos más críticos detectados durante la fase de diseño. Para ello, se pueden realizar prototipos y construcciones parciales de la instalación. Este paso es muy importante en casos de robótica adaptativa o inteligente. También en instalaciones donde la variabilidad de piezas o procesos es muy alta.
5. Industrialización de la instalación diseñada y validada. En este paso es muy importante definir las pruebas que se usarán para validar la instalación.

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