Robots colaborativos: Impulso a la eficiencia y crecimiento para pequeños y medianos fabricantes

Los robots forman parte de la industria desde hace más tiempo de lo que se piensa. La patente del primer robot industrial, Unimate, se concedió en 1961. Si bien a veces eran utilizados por fabricantes grandes, como los fabricantes de equipos originales (OEM) automotrices, rara vez eran una opción para los fabricantes pequeños y medianos (PYMES).

Sin embargo, los tiempos han cambiado. Los robots ahora se ven a menudo como herramientas esenciales para las PYMES, permitiendo a operaciones más pequeñas competir con actores mayores. Esto es especialmente cierto con la nueva ola de «robots colaborativos». Según la Asociación de Industrias Robóticas, un robot colaborativo, también conocido como «cobot», está diseñado específicamente para trabajar directamente con humanos, codo a codo, dentro de un espacio de trabajo colaborativo definido.

¿Qué ofrecen los cobots a los fabricantes?

Para cada empleado de manufactura ocupado que deseara tener un brazo extra, los robots colaborativos pueden proporcionar brazos de alta tecnología con cámaras y sensores de movimiento, diseñados con diferentes alcances y capacidades de carga. A diferencia de las máquinas «autónomas» tradicionales de una sola tarea, la tecnología de robots colaborativos puede imitar los múltiples movimientos de mano y brazo requeridos para tareas repetitivas como la inspección de pequeñas piezas de automóviles o conjuntos de bujes de rueda.

Los robots colaborativos pueden liberar a los empleados de tareas repetitivas para que se concentren en tareas que requieren habilidades más avanzadas. Por ejemplo, tres personas que antes se dedicaban a inspeccionar un solo contenedor ahora pueden ser asignadas a trabajos como conducir una montacargas, según Brian Pelke, presidente de Kay Manufacturing en Calumet City, Illinois. «Queremos que usen más su cerebro que sus manos», dice Pelke.

Pelke destacó recientemente los múltiples beneficios de ROI de los robots colaborativos en un artículo del Chicago Tribune. Compró su primer robot colaborativo por menos de $50,000 y lo tuvo completamente operativo en 30 días. A los empleados les tomó menos de 90 minutos completar el tutorial básico de programación.

Pelke afirma que los cobots han ahorrado a Kay unos $150,000 en costos de empaque al trasladar las tareas de los operadores de máquina lejos del empaquetado de piezas terminadas. Señala que las máquinas pueden detectar defectos visuales en piezas de automóviles de manera consistente, mientras que los humanos, que pueden cansarse o distraerse, solo detectan los defectos 9 de cada 10 veces.

Otro beneficio de los cobots es su movilidad, que les permite adaptarse a casi cualquier espacio de trabajo. La mayoría de las máquinas pesan bien menos de 80 libras y ocupan apenas unas pulgadas. Requieren mucha menos energía para operar que los robots tradicionales y pueden reimplantarse para múltiples aplicaciones sin cambiar la distribución de la producción. Ideales para trabajos pequeños y cambios rápidos, los cobots realizan

tareas recurrentes a niveles muy altos de consistencia.

El futuro de los robots colaborativos

Se espera que las ventas colectivas de robots crezcan un 34 % para 2026, con un gasto robótico global estimado en $13 mil millones, según el artículo del Tribune. Y la Asociación de Industrias Robóticas informó recientemente un número récord de robots enviados a empresas norteamericanas en el primer trimestre de 2018.

Pero los cobots solo representan el 3 % de las ventas de robots actualmente, según el Tribune, posiblemente porque la tecnología de robots colaborativos sigue siendo un campo emergente.

Los estándares formales de seguridad para robots solo se inauguraron en 2016, cuando la Organización Internacional de Normalización (ISO) publicó la Especificación Técnica (TS) 15066 de ISO. El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) adoptó ISO/TS 15066 ese mismo año como Informe Técnico ANSI/RIA R15.606 (RIA es la Asociación de Industrias Robóticas).

Según estos estándares, los robots se consideran «seguros» si hay una distancia adecuada entre las personas y las máquinas activas, y si existen limitaciones para la transferencia de fuerzas y presión, en caso de que ocurra contacto.

Estas directrices de seguridad proporcionan un excelente punto de partida para más investigación, según el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), una agencia del Departamento de Comercio de EE. UU. que usa la ciencia para avanzar la innovación para los fabricantes estadounidenses. Además de la investigación continua sobre seguridad de robots colaborativos, NIST está llevando a cabo dos iniciativas de investigación relacionadas con las complejidades de los humanos trabajando codo a codo con robots y cobots, que prometen grandes avances en seguridad y productividad, según Elena Messina, Gerente de Programa, Ciencia de Medición para Robótica de Manufactura en NIST.

1. Visibilidad

Muchos cobots tienen cámaras integradas que les permiten percibir su entorno. Para que funcionen correctamente, debe haber una interfaz entre el sistema de coordenadas de la cámara y el del robot. Según Messina, NIST está trabajando en crear herramientas para mejorar esta coordinación, planteando preguntas como: «¿Se ha desplazado el robot de donde cree que está?» y «¿El sistema de coordenadas se alinea con el entorno real?».

La investigación de NIST sobre visibilidad de robots también examina más de cerca cámaras y algoritmos que pueden usarse para detectar y rastrear humanos, lo que promete mejorar la seguridad y la interacción general humano-robot.

2. Programación

No es difícil programar cobots para realizar la mayoría de tareas manufactureras, pero podría ser aún más fácil. Y cuanto más fácil sea, menos oportunidades habrá para errores introducidos por humanos, que pueden llevar a problemas de seguridad y producción. Con ese fin, NIST está prototipando interfaces avanzadas que se basan en realidad aumentada y realidad virtual para hacer la programación de cobots más intuitiva, según Messina.

Qué están haciendo los fabricantes con robots colaborativos ahora mismo

Mientras los estándares de seguridad y las tecnologías para gestionar cobots siguen evolucionando, los robots colaborativos ya trabajan en estrecha proximidad con humanos en la planta de producción, a menudo sin necesidad de vallas de seguridad o blindaje adicionales. Operando dentro de las directrices de seguridad actuales, pueden asumir tareas recurrentes que antes suponían riesgos de lesiones por repetición para los trabajadores, todo por mucho menos que las máquinas tradicionales de planta.

Desde clasificación y empaquetado hasta encolado y montaje, los robots colaborativos pueden programarse rápidamente para agilizar tareas como:

• Inspecciones de calidad
• Pulido
• Atención de máquinas
• Atornillado
• Moldeo por inyección
• Ensamblaje
• Recogida y colocación (pick and place)

Empleados como David Young en Kay Manufacturing afirman que no extrañarán tareas como inspecciones visuales de pequeñas piezas de automóviles, que ahora han sido asumidas por robots colaborativos en la empresa. Cuando fue entrevistado por el Tribune, Young dijo que los cobots ahora manejan el trabajo manual que le causaba artritis en manos y pies. «Es difícil ver cada pequeño detalle», dijo. «Esto hará mi trabajo más fácil».

¡Si es una PYME que aún no ha aprovechado las muchas oportunidades que ofrecen los cobots, no hay mejor momento que el presente! Conéctese con su Centro MEP local dentro de la Red Nacional MEP^TM para aprender más sobre cómo los cobots pueden ayudarle a usted también.