Disponibles en una amplia gama de capacidades y precios, los robots se están volviendo omnipresentes en todo tipo de operaciones de producción industrial. Comprender las capacidades de cada tipo de robot es clave para elegir el más adecuado para su empresa.

Durante medio siglo, la imagen del gran robot articulado de seis ejes soldando carrocerías de automóviles y camiones se ha arraigado en el imaginario popular. Los robots se utilizan en sectores tan diversos como la sanidad, la alimentación y las bebidas, la siderurgia y el almacenamiento; en cualquier ámbito donde existan tareas repetitivas o que presenten dificultades medioambientales o ergonómicas que puedan realizarse de forma más rápida, fiable y/o rentable. Hoy en día, incluso se utilizan robots para ensamblar nuevos robots.

Los robots vienen con entre uno y siete ejes, cada uno de los cuales proporciona un grado de libertad. Un pórtico cartesiano de dos ejes generalmente se desplaza sobre los ejes XY o YZ. Un robot de tres ejes tiene tres grados de libertad y realiza sus funciones a través de los ejes XYZ. Estos pequeños robots son rígidos y no pueden inclinarse ni girar por sí mismos, aunque pueden tener herramientas acopladas que pueden girar, rotar o adaptarse a la forma de una pequeña carga útil. Los robots de cuatro y cinco ejes tienen mayor flexibilidad para girar e inclinarse. Un robot articulado de seis ejes tiene seis grados de libertad: la flexibilidad para mover objetos en cualquier dirección o rotarlos en cualquier orientación. Estos robots de seis ejes se eligen generalmente cuando una aplicación requiere la manipulación compleja de un objeto grande o pesado. Los robots de siete ejes son capaces de orientaciones adicionales para maniobrar herramientas en espacios reducidos. Pueden operar más cerca de la pieza de trabajo que otros robots articulados, lo que permite un posible ahorro de espacio.

Robots articulados
La popularidad de los robots articulados de seis y siete ejes refleja la gran flexibilidad que ofrecen sus seis grados de libertad. Son fáciles de programar, incluyen su propio controlador y las secuencias de movimiento y la activación de E/S se pueden programar mediante un panel de programación intuitivo. Pueden alcanzar un alcance considerable, superando los tres metros en algunos modelos. Esta variedad de tamaños hace que los robots articulados sean adecuados para una gran cantidad de industrias y aplicaciones relacionadas con la fabricación o el transporte de materiales o productos terminados.

Por su diseño, el robot articulado ocupa un espacio y una superficie que no pueden utilizarse para otros fines. Además, presenta singularidades, es decir, ubicaciones y orientaciones en el espacio circundante a las que no puede acceder. Estas limitaciones espaciales requieren medidas de seguridad más complejas, ya que el robot se utilizará con frecuencia en zonas donde hay trabajadores presentes.

robots cartesianos
Un robot cartesiano o lineal es un robot de bajo costo que consta de un conjunto de actuadores lineales y/o rotativos en el extremo del brazo para aplicaciones 3D. Estos robots son muy adaptables y fáciles de instalar y mantener. El recorrido y el tamaño de cada eje se pueden personalizar según la aplicación. Su alcance y capacidad de carga son independientes entre sí, no están interrelacionados. El eje lineal está disponible en varios diseños que lo adaptan aún más a la función que realiza.

La principal limitación del robot cartesiano es su relativa inflexibilidad. Puede realizar fácilmente movimientos lineales en tres ejes y rotaciones alrededor de un cuarto eje. Sin embargo, para rotar alrededor de más de un eje, es necesario añadir un controlador de movimiento. Los robots cartesianos rara vez se utilizan en entornos de lavado, ya que no ofrecen suficiente protección contra la entrada de agua. Además, se requiere precisión y minuciosidad durante la instalación: cada eje debe estar alineado con precisión y la superficie debe ser lo suficientemente plana, especialmente en sistemas de mayor tamaño.

Robots SCARA
Los robots SCARA están diseñados para aplicaciones de baja exigencia. Son una versión simplificada de los robots articulados, y su sencillez y tamaño compacto facilitan su integración en líneas de montaje. Los robots SCARA alcanzan tiempos de ciclo impresionantes con alta precisión. Son muy eficientes en funciones como la inserción de componentes en espacios con tolerancias ajustadas, manteniendo su rigidez durante dichos movimientos, lo que los convierte en una opción rentable para numerosas aplicaciones de recogida y colocación, así como para la manipulación de piezas pequeñas.

Robots Delta
El robot delta es conocido por su velocidad, con tasas de recogida de hasta 300 piezas/min. Su tipo de montaje lo sitúa por encima de la zona de trabajo, minimizando la pérdida de espacio. Suele combinarse con un sistema de visión para recoger piezas colocadas aleatoriamente en aplicaciones complejas de clasificación y empaquetado. Al igual que los robots articulados y SCARA, generalmente incluye un panel de programación para facilitar su diseño. Los robots delta se utilizan a menudo en la producción de alimentos, pero, al igual que los robots cartesianos, pueden requerir protección adicional o aislamiento del entorno.

Robots colaborativos
Los robots colaborativos, o cobots, son un desarrollo relativamente reciente con un futuro prometedor para hacer posible una interacción segura entre humanos y máquinas. Al permitir una colaboración directa entre un trabajador y un robot, están ampliando nuestra comprensión de cómo se puede integrar la automatización en la industria. Un cobot puede ser articulado, cartesiano, SCARA o delta. Si bien, hasta la fecha, la mayoría se clasifican como articulados. Su capacidad de carga útil oscila entre 4 y 35 kg, aumentando su tamaño y alcance (y, por consiguiente, su precio) en consecuencia. Existen modelos con hasta siete ejes; estos últimos pueden realizar tareas que presentan desafíos ergonómicos particulares. Incluso se están utilizando cobots como robots independientes en líneas de producción.

Tomar su decisión
Al plantearse una inversión en robótica, conviene considerar todos los aspectos de la aplicación antes de tomar una decisión final. Estos son algunos de los factores más importantes a tener en cuenta:

Alcance y carga útil.

Estos deben ser los primeros criterios a considerar en el proceso de selección del robot, ya que estos factores pueden reducir considerablemente la lista de opciones adecuadas. Por ejemplo, una carga grande y pesada descartaría cualquier tecnología de manipulación ligera. Por otro lado, si el alcance es largo pero el peso de la carga útil es bajo, un robot cartesiano de menor costo podría ser suficiente.

Flexibilidad.

En aplicaciones que requieren cinco o seis grados de libertad, un robot articulado puede ser la única solución viable. En ese caso, una opción para empresas sensibles al precio que solo necesitan uno o dos robots podrían ser las unidades reacondicionadas (usadas). Sin embargo, para aplicaciones más sencillas, como el posicionamiento y la carga de piezas pequeñas, la inserción de componentes electrónicos y la carga de cajas y máquinas herramienta —cualquier aplicación donde dos o tres ejes sean suficientes— ¿por qué pagar por más ejes de los necesarios?

Velocidad.

¿La aplicación requiere una alta velocidad de recogida, como la de un robot delta, o bastaría con una velocidad de recogida menor, como la de un pórtico cartesiano o un robot SCARA?

Espacio y huella.

Cada vez más, el espacio que ocupan las máquinas y las líneas de producción se convierte en un factor clave en la planificación. El espacio físico es costoso y las empresas buscan optimizar la distribución de sus plantas. Los robots cartesianos y delta ofrecen una clara ventaja sobre otras tecnologías, ya que solo se pierde espacio vertical, lo cual suele ser menos crítico.

Ingeniería y desarrollo de proyectos.

En el análisis comparativo de costes, es fundamental tener en cuenta el tiempo y los gastos de diseño, montaje, instalación y puesta en marcha, especialmente al integrar un robot en una máquina o sistema de mayor tamaño. Los retrasos en la recepción y el montaje del robot podrían paralizar todo el proyecto.

Mantenibilidad, reparabilidad y disponibilidad.

Las paradas no programadas son la peor pesadilla de cualquier jefe de producción. Los robots deberían ser relativamente fáciles de mantener y reparar.

Normalización.

Dentro de una empresa o sector, la elección del robot puede ser una decisión válida desde el punto de vista comercial, incluso si no es el más adecuado ni el más económico, pero sí capaz de realizar la tarea. A veces, el camino más transitado resulta ser el de menor resistencia (y riesgo).

La proliferación de tecnologías robóticas ha permitido que empresas de todos los tamaños accedan a los beneficios de la automatización. El robot ideal suele ser el que mejor se adapta a su aplicación, no solo para lograr las ganancias de productividad derivadas de la inversión y satisfacer los requisitos técnicos, sino también desde el punto de vista de aspectos relacionados como la seguridad de la planta, el aprovechamiento del espacio y, por supuesto, el costo inicial y el soporte posventa.