Robots colaborativos (cobots) explicados: Impulsando la eficiencia en mecanizado CNC y manufactura

¿Qué son exactamente los cobots y qué pueden hacer por el mecanizado CNC y otras manufacturas? Nuestra guía responde todas sus preguntas.

Origen de los cobots

Los robots se originan en los años 50 cuando George Devol patentó el primer "robot industrial" conocido, Unimate, que introdujo la automatización en fábricas. En los 60, General Motors añadía robots a sus instalaciones para soldadura, y pronto otros grandes fabricantes siguieron el ejemplo.

Si bien estos robots eran potentes y rápidos, también eran masivos, costosos e inseguros alrededor de humanos. Operaban en jaulas, detrás de vallas o en habitaciones separadas. Eran automatización "fija", diseñados y construidos para una sola tarea. Si la tarea ya no se necesitaba por cambios de producción o proceso, el robot quedaba obsoleto.

A finales de los 90, se desarrollaron los primeros robots colaborativos verdaderos, o cobots, por J. Edward Colgate y Michael Peshkin. Estaban diseñados para ser seguros, trabajar cerca de humanos y asumir tareas repetitivas que facilitaran el trabajo de las personas.

Hoy, los cobots ganan popularidad en manufactura y otras industrias para empaquetar, cuidar máquinas, reponer productos o trabajar en líneas de ensamblaje. Al trabajar junto a humanos, los cobots proporcionan colaboración segura y mejor calidad de producto mediante consistencia y precisión. En este blog, veremos los muchos beneficios de los cobots y qué los diferencia de los robots industriales tradicionales.

¿Cuál es la diferencia entre robots y robots colaborativos?

Hay varias diferencias entre robots tradicionales y colaborativos (cobots). Los cobots son más pequeños, asequibles y fáciles de operar. La principal diferencia es que los robots colaborativos están diseñados para compartir espacios de trabajo con humanos de forma segura y no requieren jaulas ni vallas. Tienen características de seguridad que los hacen mucho menos peligrosos que los robots tradicionales.

Los cobots también son generalmente más fáciles de programar que los robots tradicionales. Sin embargo, varían en facilidad de uso. La última generación, como el OB7 de Productive Robotics, no requiere programación alguna. Aprenden a realizar sus tareas mediante enseñanza física: guiándolos a través de los movimientos, en lugar de usar codificación o programación tradicional.

Otra diferencia clave es la flexibilidad y agilidad. En lugar de ser diseñados, construidos y programados para una sola tarea, los cobots pueden realizar una amplia variedad de tareas y reasignarse a múltiples estaciones de trabajo. Por ejemplo, un cobot puede ensamblar productos al inicio del día y empaquetar esos mismos productos al final. Del mismo modo, un cobot puede cuidar múltiples máquinas y rodar fácilmente entre ellas.

Los cobots están diseñados para la interacción humana

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Los cobots tienen características de seguridad integradas que les permiten trabajar junto a humanos sin jaulas ni vallas. Esto significa que un cobot puede detenerse o reducir velocidad si una persona choca con él o entra en su área de trabajo. Existen cuatro modos de robot colaborativo para interacción humana:

1. Parada monitorizada con certificación de seguridad
2. Guiado manual (hand guiding)
3. Monitoreo de velocidad y separación
4. Limitación de potencia y fuerza

Los cobots tienen otras características diseñadas para interacción humana cercana:

• Tamaño compacto/huella pequeña (más capacidad de montaje en techos, mesas o carros)
• Brazos ligeros con bordes redondeados para minimizar fuerza de lesión
• Sensores para detener o reducir movimiento automáticamente
• Grippers tipo mano y otras opciones diestras para muchas aplicaciones

Importante: Las características de seguridad del cobot por sí solas no lo hacen seguro. Siempre es necesario realizar una evaluación de riesgos adecuada para determinar la seguridad de la aplicación y las personas involucradas.

Impactos en empleados y responsabilidades laborales

Al compartir espacios de trabajo con humanos, los cobots trabajan junto a los trabajadores para aliviarlos de tareas repetitivas y redundantes. Los cobots asumen las tareas aburridas, sucias y peligrosas y permiten a los trabajadores enfocarse en otras tareas de mayor cualificación que aportan más valor a la organización.

Por ejemplo, un cobot puede cuidar una máquina CNC manejando el proceso repetitivo de carga y descarga de piezas, mientras el operador se enfoca en inspección de calidad y preparación de diferentes trabajos. Esto no solo aumenta el rendimiento manteniendo las máquinas funcionando consistentemente, sino que hace el trabajo más interesante, desafiante y satisfactorio, e incluso puede llevar a nuevas responsabilidades.

Flexibilidad de trabajo y tareas con cobots

Los brazos de los cobots están construidos con múltiples grados de movimiento. La mayoría tienen seis grados de libertad, pero el OB7 de Productive Robotics tiene siete, lo que brinda más flexibilidad y destreza para alcanzar alrededor de obstáculos y entrar en espacios más reducidos. Los cobots ofrecen flexibilidad para moverse entre máquinas y cambiar fácilmente de un trabajo a otro. Pueden equiparse con muchas opciones de grippers, para trabajar diestramente con variedad de materiales sin causar daño. Esta flexibilidad combinada con facilidad de uso permite implementar cobots y enseñarles una tarea en minutos.

Vea cómo configurar un cobot y enseñarle cuidado de máquinas CNC:

Trabajo en evolución con robótica

La escasez de mano de obra en manufactura dificulta encontrar trabajadores calificados. Con muchos puestos sin cubrir, los cobots satisfacen la necesidad de optimizar producción automatizando trabajos mundanos, aburridos o indeseables. Los cobots dan a fabricantes una ventaja competitiva por su rentabilidad, facilidad de uso e implementación.

Como los cobots no toman pausas, no se enferman ni se van de vacaciones, operan sin supervisión turnos enteros y continúan después de que todos se van a casa. Esto abre la posibilidad de manufactura "lights-out" en horas no laborables y la capacidad de asumir aún más trabajo. ¡Imagine a sus operadores enfocados en tareas innovadoras o complejas mientras los cobots manejan el trabajo redundante con supervisión mínima!

¿Para qué se usan los robots colaborativos?

Debido a su versatilidad, huella pequeña y facilidad de uso, los cobots pueden automatizar miles de tareas industriales distintas, desde empaquetado y ensamblaje hasta cuidado de máquinas e inspección de calidad. Tareas comunes de cobots incluyen:

Categoría	Categoría	Categoría
Ensamblaje	Corte láser	Atornillado
Enbolsado	Cuidado de máquinas	Sellado
Desbarbado	Manipulación de materiales	Clasificación
Dispensado	Empaquetado	Pulverizado
Acabado	Pintura	Soldadura
Encolado	Paletizado	Asistente de trabajo
Inspección	Pick & Place
Pruebas de laboratorio	Inspección de calidad

Identificar aplicaciones de cobots es diferente para cada negocio. Como los robots no realizan tareas como los humanos, ayuda descomponer procesos existentes en pasos cortos y repetibles que un robot pueda manejar. Una buena regla es empezar con una tarea simple y luego expandir a aplicaciones más complejas. Puede identificar procesos adecuados para cobots enfocándose en aquellos que:

• Tienen movimientos repetitivos
• Requieren muy poca o ninguna habilidad
• Son propensos a errores o distracciones por fatiga
• Contribuyen al tiempo muerto de máquinas
• Requieren alta precisión

Tipos de cobots

Hay muchos robots colaborativos en el mercado, cada uno con beneficios similares y sus especialidades. Determinar el cobot adecuado depende de factores únicos a su negocio y aplicación. Típicamente, los cobots se diferencian por:

• Carga útil (payload). Cuánto peso pueden levantar y mover, incluido el tooling.
• Capacidad de alcance. Qué tan lejos puede extenderse el brazo manteniendo estabilidad.
• Ejes de movimiento. Número de líneas/planos alrededor de los cuales rota una articulación.
• Enseñabilidad. Cómo se configuran para trabajar (enseñables vs. requieren programación).
• Tooling de extremo de brazo. Grippers multi-dedo, calibradores, ventosas.
• Características de seguridad a bordo. Sensores, cámaras, ajustes de velocidad variables.

Aplicaciones comunes de cobots

Las características anteriores se traducen en muchas aplicaciones industriales específicas, como:

Mecanizado CNC

Los cobots se usan ampliamente en cuidado de máquinas CNC. Un cobot carga y descarga una máquina como un operador humano, pero no toma pausas. Un cobot de Productive Robotics se configura en unas horas y conecta fácilmente a cualquier tipo de máquina. Los cobots mantienen máquinas CNC funcionando 24/7 "lights out", eliminando tiempo muerto del husillo y aumentando el rendimiento.

Manufactura

Las oportunidades para mejorar operaciones y productividad con integración de cobots son casi infinitas. Un cobot maneja muchas tareas que aumentan calidad y eficiencia, tales como:

• Colocar piezas en horno de tratamiento térmico o máquina de conformado de chapa
• Taladrar agujeros, roscar chapa o atornillar
• Tareas de acabado como rectificado, pulido o desbarbado
• Corte láser o por plasma
• Soldadura
• Inspección de calidad post-mecanizado CNC (con cámara 3D o sensor)

Logística

Desde fabricantes enviando piezas terminadas a organizaciones dedicadas a almacenamiento y logística, los cobots pueden usarse para tareas como empaquetado (llenado de cajas o paletizado), levantamiento, apilado, pick-and-place y clasificación.

Industrias que se benefician de los cobots

Empresas grandes y pequeñas de todas las industrias se benefician de los cobots. Procesos de mecanizado/fabricación y otros que requieren pasos consistentes y repetibles son candidatos perfectos para automatización con cobots. Como los cobots trabajan consistentemente sin parar, completan tareas igual cada vez. Esto reduce error humano, mejora requisitos de calidad/seguridad y aumenta satisfacción del empleado. OEMs y proveedores también logran menores tasas de desperdicio o retrabajo.

Mecanizado CNC y manufactura de precisión

En aplicaciones de mecanizado CNC, los cobots manejan el proceso de carga y descarga, incluyendo:

• Abrir y cerrar la puerta de la máquina
• Presionar el botón de inicio
• Cargar y descargar piezas en bruto o terminadas
• Poner en escena material para procesamiento e inspección
• Registrar datos pertinentes

Además, en operaciones de máquinas CNC, enfocarse en aumentar el rendimiento es clave. Mientras un operador cuidando una máquina rara vez está presente para cambiar la pieza al terminar el ciclo, un cobot mantiene las máquinas funcionando consistentemente y elimina tiempo muerto. Los cobots también funcionan bien para ciclos de mecanizado cortos trabajando continuamente, liberando al operador de esta tarea y permitiéndole enfocarse en otras.

El número de ejes de movimiento también determina la flexibilidad del cobot para alcanzar objetos redondos, recogerlos y rotarlos, agarrar y girar perillas, presionar botones, etc. El cobot OB7 de Productive Robotics tiene siete articulaciones, una ventaja para el cuidado de máquinas CNC. Gracias al 7º eje, el cobot puede colocarse al lado de la puerta de la máquina y alcanzar alrededor para cargar la pieza sin bloquear el acceso al operador.

Fabricación de metal

Los cobots pueden equiparse con grippers o ventosas para recoger, mover y cargar piezas en bruto o chapa para muchas operaciones de fabricación, incluyendo estampado, corte láser, punzonado, cizallado, doblado, plegado y fundición. También pueden asistir en operaciones secundarias de acabado o tratamiento térmico.

Aeroespacial y automotriz

OEMs y proveedores exigen calidad de pieza consistente que cumpla especificaciones. En estos entornos, los cobots pueden mecanizar componentes, taladrar y atornillar paneles, e introducir materias primas para estampado de componentes pequeños y miniatura —todo sin cansarse, forzar ni tomar pausas.

Ventajas de trabajar con cobots

Hay varias ventajas al implementar cobots en su instalación para aumentar eficiencia y productividad. Son numerosas, y las siguientes son algunas de las mayores.

Programación y configuración fáciles

Muchos adoptantes de cobots son usuarios primerizos sin experiencia previa en programación de robots. Por eso, lo que hace a un cobot simple y fácil es qué tan fácil es programarlo. Cobots como el OB7 no requieren programación alguna. En lugar de ingresar líneas de código, cualquiera puede enseñar al OB7 simplemente moviendo el brazo a través de los movimientos. Al "mostrarle" a dónde moverse, esos movimientos se almacenan y siguen exactamente en cada ciclo.

Los cobots son colaborativos y seguros

Introducir cobots en su instalación brinda un entorno de trabajo seguro mejorado entre colaboración humano-robot. Los cobots trabajan junto a sus empleados existentes para asistir en tareas. Al trabajar colaborativamente con humanos, los cobots aumentan productividad, eficiencia y calidad, enriqueciendo el entorno laboral.

ROI y períodos de recuperación rápidos

El retorno de inversión (ROI) es rápido para cobots porque son fáciles de configurar, requieren integración mínima y son más rentables que robots tradicionales. Algunos cobots, como el OB7 de Productive Robotics, tienen ROI en tan solo una semana con financiamiento. Hay muchos otros factores que influyen en el ROI. Cada negocio es diferente, por lo que es importante evaluar los factores de su negocio al calcular su ROI.

Impacto positivo en empleados

Introducir un nuevo equipo como un cobot puede intimidar a los trabajadores. Sin embargo, la reacción inicial se disipa rápido cuando el cobot les libera para manejar partes más gratificantes de su trabajo. En muchos casos, los empleados finalmente tienen tiempo para ponerse al día y trabajar en responsabilidades de mayor nivel y capacitación. En otros, incluso idean formas nuevas y creativas de usar el cobot para ayudar en otras tareas.

Mejorando la automatización con cobots

Durante décadas, la automatización benefició a grandes empresas. Hoy, negocios grandes y pequeños pueden implementar robots colaborativos sin el alto precio, integración compleja y programación difícil. Gracias a su facilidad de uso, asequibilidad y flexibilidad, los cobots ofrecen opciones ilimitadas para que las empresas compitan en un panorama manufacturero cambiante.

Ya sea una fábrica totalmente automatizada o introducir cobots en estaciones de trabajo manuales, los cobots brindan muchos beneficios a empresas de todas las industrias. Aumentan productividad, mejoran calidad y optimizan eficiencia.

Productive Robotics se enfoca en usabilidad y brindar soluciones a personas sin experiencia en robótica ni habilidades de programación. Los cobots OB7 están diseñados para integrarse sin problemas en líneas de producción, enseñarse fácilmente y reasignarse rápidamente.

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