Disponibles en una amplia gama de capacidades de rendimiento 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 tomar la mejor decisión para su negocio.

Durante medio siglo, la imagen del gran robot articulado de seis ejes soldando carrocerías de automóviles y camiones se ha consolidado en el imaginario popular. Los robots se utilizan en sectores tan diversos como la salud, la alimentación y las bebidas, la siderurgia y el almacenamiento, dondequiera que existan tareas repetitivas o que presenten retos ambientales o ergonómicos que puedan realizarse con mayor rapidez, fiabilidad y rentabilidad. Hoy en día, los robots incluso están ensamblando nuevos robots.

Los robots tienen de uno a siete ejes, cada uno de los cuales proporciona un grado de libertad. Un pórtico cartesiano de dos ejes suele trazar en 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 rotar, aunque pueden tener herramientas acopladas que pueden pivotar, rotar o adaptarse a la forma de una carga útil pequeña. Los robots de cuatro y cinco ejes tienen mayor flexibilidad para rotar e inclinar. 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 pueden tener orientaciones adicionales para maniobrar herramientas en espacios reducidos. Pueden operar más cerca de la pieza de trabajo que otros robots articulados, lo que permite ahorrar 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, incorporan su propio controlador y las secuencias de movimiento y la activación de E/S se pueden programar mediante una consola de programación intuitiva. Su alcance puede superar los tres metros en algunos modelos. Esta variedad de tamaños hace que los robots articulados sean adecuados para una gran variedad de industrias y aplicaciones que implican la fabricación o el transporte de materiales o productos terminados.

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

robots cartesianos
Un robot cartesiano, o lineal, es típicamente un robot de bajo costo que consiste en un conjunto de actuadores lineales y/o un actuador rotatorio en el extremo del brazo para aplicaciones 3D. Estos robots son muy adaptables y fáciles de instalar y mantener. Los recorridos y tamaños de cada eje se pueden personalizar según la aplicación. Su alcance y carga útil son independientes entre sí, no están interrelacionados. El eje lineal está disponible en diversos diseños que lo adaptan aún más a la función que desempeña.

La principal limitación del robot cartesiano es su relativa inflexibilidad. Puede adaptarse fácilmente al movimiento lineal en tres ejes y a la rotación en un cuarto eje. Sin embargo, es necesario añadir un controlador de movimiento para realizar la rotación en más de un eje. Los robots cartesianos rara vez se utilizan en situaciones 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 cuidadosamente alineado y la planitud de la superficie debe ser adecuada, especialmente en sistemas de gran tamaño.

Robots SCARA
Los robots SCARA están diseñados para aplicaciones ligeras. Son una versión optimizada de los robots articulados, y su simplicidad y pequeño tamaño facilitan su integración en las líneas de montaje. Los robots SCARA pueden alcanzar tiempos de ciclo impresionantes con gran precisión. Son muy hábiles en funciones como la inserción de componentes en espacios con tolerancias ajustadas, manteniendo su rigidez en dichos movimientos, lo que los convierte en una opción rentable para numerosas aplicaciones de pick-and-place, así como para la manipulación de piezas pequeñas.

Robots delta
El robot delta es reconocido por su velocidad, con velocidades de recogida de hasta 300/min. Su tipo de montaje lo sitúa por encima de la zona de trabajo, lo que limita la pérdida de espacio. Suele combinarse con un sistema de visión para recoger piezas aleatoriamente en aplicaciones complejas de clasificación y embalaje. Al igual que los robots articulados y SCARA, generalmente incorpora una consola de programación para facilitar su programación. 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 al posibilitar la interacción segura entre humanos y máquinas. Al permitir la colaboración directa entre un trabajador y un robot, amplían nuestra comprensión de cómo integrar la automatización en la industria. Un cobot puede ser articulado, cartesiano, SCARA o delta. Aunque, hasta la fecha, la mayoría se clasificaría como articulado. Tienen una capacidad de carga útil de 4 a 35 kg, y su tamaño y alcance (y precio) varían según corresponda. Existen modelos con hasta siete ejes; estos últimos pueden realizar tareas que presentan un gran desafío ergonómico. Los cobots incluso se utilizan como robots independientes en líneas de producción.

Haciendo tu elección
Al considerar una inversión en robótica, se deben considerar todos los aspectos de la aplicación antes de tomar una decisión final. Estos son algunos de los factores más importantes a considerar:

Alcance y carga útil.

Estos deberían ser los primeros criterios a considerar en el proceso de selección de su robot, ya que estos factores pueden reducir inmediatamente la lista de opciones adecuadas. Por ejemplo, una carga grande y pesada descartaría cualquier consideración de tecnologías de manipulación ligeras. 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 una aplicación que requiere cinco o seis grados de libertad, un robot articulado podría ser la única solución viable. De ser así, una opción para las empresas con presupuestos ajustados que requieren uno o dos robots podría ser el uso de unidades reutilizadas. 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 invertir en más ejes de los que requiere la aplicación?

Velocidad.

¿La aplicación requiere una alta tasa de selección, como la de un robot delta, o sería suficiente una tasa de selección menor de un pórtico cartesiano o un robot SCARA?

Espacio y huella.

Cada vez más, el espacio ocupado por las máquinas y las líneas de producción es una preocupación clave en la planificación. El espacio en planta es caro, y las empresas desean optimizar la distribución de su taller. Los robots cartesianos y delta ofrecen una clara ventaja sobre otras tecnologías, ya que solo se pierde espacio vertical, lo cual generalmente es menos crítico.

Ingeniería y Desarrollo de Proyectos.

El tiempo y los gastos de diseño, montaje, instalación y puesta en marcha deben tenerse en cuenta al calcular costos comparativos, especialmente al incorporar un robot a una máquina o sistema más grande. Los retrasos en la recepción y el montaje del robot podrían retrasar todo el proyecto.

Mantenibilidad, reparabilidad y disponibilidad.

Las paradas imprevistas son la pesadilla de todo gerente de producción. Los robots deberían ser relativamente fáciles de mantener y reparar.

Normalización.

Dentro de una empresa o sector, podría ser una consideración válida desde el punto de vista comercial, incluso si el robot seleccionado 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 a empresas de todos los tamaños acceder a los beneficios de la automatización. El mejor robot para usted suele ser el que mejor se adapta a su aplicación, no solo por el aumento de productividad de la inversión y el cumplimiento de los requisitos técnicos, sino también por aspectos relacionados como la seguridad de la planta, el aprovechamiento del espacio y, por supuesto, el coste inicial y el soporte posventa.