Hoy en día, la robótica desempeña un papel vital en las diversas industrias, pues impulsa factores como eficacia, seguridad y precisión, lo cual se traduce en ganancias para los diferentes sectores (1).
Por lo anterior, muchas empresas han optado por comenzar a emplear robots industriales, ya que ejecutan tareas repetitivas, minimizan los márgenes de error y ayudan a que el capital humano no se ponga en riesgo.
Por ello, en el siguiente artículo te explicamos cómo es que estas máquinas son una solución para el crecimiento de tu industria, cuáles son características y los sectores donde se pueden aplicar.
¿Qué son los robots industriales?
Los robots industriales son máquinas de manipulación multifuncionales reprogramables; en otras palabras, aparatos con la capacidad de efectuar diversas labores dentro de una línea de producción, donde ejecutan ciclos de tareas o una adaptación para ciertas funciones de trabajo (2).
El primer prototipo de robot industrial se inventó en el año de 1954 por George Charles Devol y se llamaba Unimate (1).
A diferencia de los robots colaborativos, que están diseñados para trabajar simultáneamente con un operador humano; los robots industriales se caracterizan por:
- Tener un sistema autónomo de sensores, controladores y actuadores para efectuar funciones y operaciones específicas en una línea de fabricación o procesamiento, lo cual los vuelve independientes.
- Operar por medio de periodos de movimiento repetitivos de acuerdo con un conjunto de instrucciones programadas llamadas comandos.
Los robots industriales también suelen caracterizarse por estar compuestos de un sistema articulado, similar a un brazo humano, que se utiliza para la manipulación de objetos (1).
Dentro de la industrias, el robot industrial más común es el brazo robótico, el cual equivale a un hombro, codo y muñeca del cuerpo humano.
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Tipos de robots industriales
Los robots industriales se clasifican de acuerdo a la configuración de su brazo robótico. Un brazo robótico se compone de diversos enlaces y articulaciones. por lo cual, se puede expresar que los robots se dividen en (1):
- Robot cartesiano. Está compuesto por 3 articulaciones prismáticas. Lo anterior le da su nombre pues su sistema consta de un sistema de coordenadas cartesianas tridimensionales que consta de los ejes X,Y y Z.
A diferencia de otras máquinas, este robot sólo efectúa un movimiento en línea, por lo cual, es un robot industrial muy sencillo.
- Robot de brazo articulado. Los más empleados dentro de los procesos industriales. Se usan para efectuar tareas más complejas como soldadura o montajes.
Estos robots generalmente se diseñan para tener 6 ejes y 3 articulaciones de giro. Puede agregarse una cuarta articulación con el fin de hacer girar su OEAT.
- Robot cilíndrico. Como su nombre lo indica tiene un rango de movimiento cilíndrico. Este tipo consta de una articulación de revolución y 2 articulaciones prismáticas.
Su junta de revolución está colocada en la base del brazo y permite la rotación de eslabones en torno al eje del robot, lo cual es útil en operaciones sencillas de recogida y colocación en las que el producto se encuentra en un solo sitio.
- Robot SCARA. Este tipo de robot tiene un brazo flexible en el plano horizontal, pero rígido en la dirección vertical. Tiene 2 eslabones, 2 juntas de revolución y una única junta prismática. Los eslabones y la base están conectados por las juntas de revolución orientadas en el mismo eje.
La articulación prismática sólo sirve para subir o bajar el EOAT, por lo anterior su aplicación es similar a la de un robot cilíndrico.
- Robot Delta. Los robots industriales de este tipo constan de al menos tres eslabones conectados a un EOAT y a una base común. El EOAT está vinculado a los eslabones mediante 3 juntas universales no accionadas.
Por otro lado, la base está conectada a 3 juntas accionadas por revoluciones. Las juntas prismáticas accionadas funcionan conjuntamente para que el EOAT tenga 4 grados de libertad. En los diseños, se suele conectar un cuarto eslabón o eje al EOAT para permitir la rotación.
En comparación con otros robots industriales, el robot Delta se puede mover a lo largo de todos los ejes cartesianos, lo cual los hace excelente en labores de recogida y colocación rápida (1).
Otros tipos de robots industriales son los polares, los cuales tienen un rango de movimiento igual a la longitud del enlace que conecta el EOAT, que los hace ideales para carga de máquinas.
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Componentes
Físicamente, los robots industriales están fabricados por una serie de diversos elementos, lo cual les brinda la facultad de ejecutar diversas labores.
En su diseño, este tipo de máquinas son fabricadas para simular funciones humanas, por ello, constan de 5 componentes principales, los cuales son (1):
- Controlador. Es un ordenador que está conectado al robot y sirve como cerebro para la máquina. El controlador es la parte más esencial dentro de los robots industriales. Se usa para instruirlo por medio de códigos, y una vez introducido el programa en el controlador, se enviará el programa al CPU (un pequeño chip situado dentro del robot) para que ejecute sus funciones.
- Sensores. Es la pieza que brinda información a los robots sobre su espacio de trabajo. Los sensores más comunes son los sistemas de visión y micrófonos, que actúan como ojos y oídos en la máquina. Este componente permite a los robots adaptarse de forma dinámica a su ambiente de trabajo enviando señales al CPU.
- Brazo robot. Es un componente que se usa para posicionar el efector final del robot. Los brazos robots pueden variar de tamaño y forma, pero usualmente están diseñados para imitar a un brazo humano. Además, cada una de las partes del brazo robótico sirve con un grado de libertad individual o eje.
- Efector final. Es una pieza que se encuentra unida al extremo del brazo robótico y actúa como la mano del robot. Por lo anterior, usualmente son denominadas como herramientas de fin de brazo (EOAT).
Los efectores finales varían en función del tipo de aplicación. Algunos pueden presentar múltiples efectores que pueden cambiarse de manera automática, lo cual le permite llevar a cabo diferentes aplicaciones.
- Accionamiento. Se puede definir como el motor que mueve las diversas partes de los robots industriales. Estos suelen ser de tres tipos: hidráulicos, eléctricos o neumáticos. Los accionamientos hidráulicos ofrecen mayor potencia y velocidad, en contraste con los eléctricos que suelen ser menos potentes.
En relación a los neumáticos, estos suelen ser utilizados por los robots más pequeños.
La mayoría de los robots industriales tienen 6 ejes para imitar un rango de movimiento similar al de un ser humano.
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Aplicaciones de los robots industriales
Los robots industriales tienen diversas aplicaciones dentro de la industria. Algunas de las más comunes son (1)(3):
- Automotriz. La industria de los carros fue uno de los primeros en adoptar los robots industriales para el montaje, ya que existe una necesidad creciente de ensamblaje robótico de alta velocidad de piezas pequeñas.
- Adhesivos y sellados. Los robots industriales dispensadores son sumamente útiles en este sector, ya sea ejecutando fijación de piezas entre sí hasta la aplicación de pegamento y resinas epoxi. Para trabajos más precisos se requieren robots más pequeños y de alta velocidad.
- Picking. En la industria de la transportación o recolección de artículos, los robots industriales son sumamente útiles. Ayudan a manipular artículos de un contenedor y los colocan en los depósitos de envío.
- Fresado. En el corte de una pieza en bruto, los robots industriales son empleados para usar el fresado; es decir, el corte de una pieza “en bruto” y darle forma hasta convertirla en una pieza acabada. La automatización de este proceso ha permitido el funcionamiento sin supervisión, así como mejor flexibilidad y precisión en la operación.
- Fundición a presión. La fundición a presión se emplea para fabricar de forma simultánea muchos diseños de piezas intrincadas y diferentes. Los brazos robóticos pueden automatizar la extracción de la pieza de la matriz, su colocación en un baño de enfriamiento y eliminar el material sobrante en un sistema de transporte.
La aplicación de los robots industriales también se da en el sector del embalaje, en donde efectúan ciclos de tareas repetitivos y paletización (1).
La industria de pintura y revestimiento es otro sector en donde se aplican robots industriales, ya que ayudan a aplicar los revestimientos de acuerdo con su tamaño y forma.
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REFERENCIAS
- Sicma21. Robots industriales: tecnología y aplicaciones. Sicma21, 2021. Consultado el 28 de septiembre.
- RIPIPSA. Robots industriales. RIPIPSA, s/f. Consultado el 28 de septiembre del 2022.
- Revista de robots. Robots industriales. Qué es un robot industrial, tipos y ejemplos de robots. Revista de robots, 2021. Consultado el 18 de septiembre del 2022.
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