Los robots, disponibles en una amplia gama de capacidades y precios, se están convirtiendo en elementos omnipresentes en todo tipo de operaciones de producción industrial. Comprender las capacidades de cada tipo de robot es fundamental para tomar la mejor decisión para su negocio.

Durante medio siglo, la imagen del gran robot articulado de seis ejes soldando carrocerías de coches y camiones se ha arraigado en el imaginario colectivo. Los robots se utilizan en sectores tan diversos como la sanidad, la alimentación y las bebidas, la siderurgia y el almacenamiento; en definitiva, en cualquier ámbito donde existan tareas repetitivas o exigentes desde el punto de vista medioambiental o ergonómico que puedan realizarse con mayor rapidez, fiabilidad y/o rentabilidad. Hoy en día, incluso se ensamblan robots para fabricar nuevos robots.

Los robots cuentan con entre uno y siete ejes, cada uno de los cuales proporciona un grado de libertad. Un pórtico cartesiano de dos ejes suele operar 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 robots pequeños son rígidos y no pueden inclinarse ni rotar, aunque pueden incorporar herramientas que giran, rotan o se adaptan a la forma de una carga pequeña. Los robots de cuatro y cinco ejes ofrecen mayor flexibilidad para rotar 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 permiten 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, incluyen su propio controlador y las secuencias de movimiento y la activación de E/S se pueden programar mediante un panel de control intuitivo. Pueden tener un alcance considerable, superior a los tres metros en algunos modelos. Esta variedad de tamaños hace que los robots articulados sean idóneos para un gran número de industrias y aplicaciones que impliquen la fabricación o el transporte de materiales o productos terminados.

Por su diseño, el robot articulado ocupa un espacio 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 espaciales exigen medidas de seguridad más complejas, ya que el robot se utilizará con frecuencia en zonas donde hay trabajadores.

robots cartesianos
Un robot cartesiano, o lineal, suele ser un robot de bajo costo que consta de un conjunto de actuadores lineales y/o un actuador rotativo en el extremo del brazo para aplicaciones 3D. Estos robots son muy adaptables y fáciles de instalar y mantener. Las carreras y tamaños de cada eje se pueden personalizar según la aplicación. Su alcance y carga útil son independientes entre sí. El eje lineal se presenta 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 rotación alrededor de un cuarto. 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 a presión, ya que no ofrecen suficiente protección contra la entrada de agua. Además, se requiere precisión y meticulosidad durante la instalación: cada eje debe estar cuidadosamente alineado y la superficie debe ser plana, especialmente en sistemas de gran 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 reducido facilitan su integración en líneas de montaje. Los robots SCARA pueden lograr tiempos de ciclo impresionantes con alta precisión. Son muy eficaces 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 muchas aplicaciones de recogida y colocación, así como para la manipulación de piezas pequeñas.

Robots Delta
El robot delta es famoso por su velocidad, con tasas de recogida de hasta 300 unidades por minuto. Su tipo de montaje lo sitúa por encima de la zona de trabajo, minimizando el espacio que ocupa. Suele utilizarse 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 control para facilitar su programación. Los robots delta se utilizan con frecuencia en la producción de alimentos, pero, al igual que los robots cartesianos, pueden requerir blindaje adicional o aislamiento del entorno.

robots colaborativos
Los robots colaborativos, o cobots, son un desarrollo relativamente reciente con un futuro prometedor para posibilitar una 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 clasificarían como articulados. Su capacidad de carga útil oscila entre 4 y 35 kg, aumentando en tamaño y alcance (y precio) en consecuencia. Existen modelos de hasta siete ejes; estos últimos pueden realizar tareas especialmente exigentes desde el punto de vista ergonómico. Los cobots incluso se utilizan como robots independientes en líneas de producción.

Tomar tu decisión
Al considerar una inversión en robótica, conviene tener en cuenta 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.

Deben ser los primeros criterios a considerar en el proceso de selección del robot, ya que estos factores pueden reducir drásticamente la lista de opciones adecuadas. Por ejemplo, una carga grande y pesada descartaría cualquier tecnología de manipulación ligera. En cambio, 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 las empresas con presupuestos ajustados que necesitan uno o dos robots podría ser la reutilización de unidades 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 tasa de recogida, como la de un robot delta, o bastaría con una tasa de recogida menor, como la de un robot pórtico cartesiano o SCARA?

Espacio y huella.

Cada vez más, el espacio que ocupan las máquinas y las líneas de producción es 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.

El tiempo y el costo del diseño, el ensamblaje, la instalación y la puesta en marcha deben considerarse en el cálculo comparativo de costos, especialmente al incorporar un robot en una máquina o sistema de mayor tamaño. Los retrasos en la recepción y el ensamblaje 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, podría ser una consideración válida desde el punto de vista comercial, incluso si el robot elegido no es el más idóneo ni el más barato, pero sí capaz de realizar el trabajo. 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 robot ideal suele ser el que mejor se adapta a su aplicación, no solo para obtener el aumento de productividad que justifica la inversión y satisfacer los requisitos técnicos, sino también desde la perspectiva de aspectos relacionados como la seguridad de la planta, el aprovechamiento del espacio y, por supuesto, el coste inicial y el servicio posventa.