Robots industriales: la guía definitiva

Los robots industriales se refieren a un tipo de robot utilizado exclusivamente como robot de fabricación. Son automatizados y programables, con capacidad de movimiento en tres o más ejes. En resumen, cuentan con brazos robóticos que pueden girar en todas direcciones. Las tareas típicas que realizan estos robots industriales incluyen soldadura, pintura de maquinaria, ensamblaje, empaquetado y etiquetado, entre otras.

En 2020, había alrededor de 1.64 millones de robots en funcionamiento en todo el mundo en diversas industrias. La historia de los robots industriales se remonta a 1937, cuando la primera forma conocida de robot fue un dispositivo similar a una grúa que se ensamblaba con piezas de Mecano y estaba propulsado por un motor.
Se estima que para el año 2030, los robots industriales habrán quitado más de 20 millones de puestos de trabajo a las personas. Empresas de fabricación de robótica están trabajando arduamente para idear nuevas innovaciones para hacer realidad este sueño.

¿Qué es un robot industrial?

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Un robot industrial es un dispositivo mecánico programable con un brazo robótico que puede utilizarse en lugar de un ser humano para realizar tareas que podrían considerarse demasiado arriesgadas o repetitivas, pero con un nivel de precisión mucho mayor. Son máquinas de diseño intrincado con partes móviles, cada una hecha para desempeñar una función única.
Aunque el coste de fabricación de un robot industrial ha sido elevado, existe un mayor beneficio al utilizarlos en lugar de humanos, ya que eliminan la necesidad de pagar salarios al personal. Además, no se cansan, lo que significa que pueden funcionar durante días seguidos entre temporadas de mantenimiento de vez en cuando.

Tipos de robots industriales

Como se mencionó anteriormente, los robots industriales están diseñados para funciones específicas. Un robot programado para manejar soldadura No puede manejar pintura o embalaje. Estas variaciones en las funciones ayudan a separar los robots industriales en diferentes tipos. A partir de ahora, los robots industriales se pueden dividir en tipos principales que incluyen lo siguiente.

Robots articulados

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Los robots articulados son los más comunes entre los tipos de robots industriales. Ellos tienen un brazo robot de fábrica diseñado en forma de un brazo humano conectado en la articulación mediante una articulación giratoria. Los eslabones del brazo están unidos entre sí a través de juntas rotativas que suelen oscilar entre dos y diez.
Las articulaciones proporcionan libertad de movimiento, lo que permite que los brazos del robot giren en cualquier dirección sin romperse. En resumen, los brazos robóticos articulados tienen seis articulaciones, lo que los convierte en los más flexibles de todos los robots industriales. De ahí que sean los más utilizados.

Ventajas

• Tiene altas velocidades, lo que lo hace ideal para trabajos industriales que requieren velocidad manteniendo una alta precisión.

• Ocupa una cantidad limitada de espacio.

• Alinear los múltiples planos es mucho más fácil en comparación con otros tipos.

• Son muy flexibles gracias a sus numerosos ejes que le dan al brazo la libertad de moverse en cualquier dirección.

• Los brazos robóticos articulados pueden realizar múltiples tareas más allá de las funciones principales para las que han sido diseñados. Esto los convierte en la mejor apuesta para optimizar los procesos de fabricación.

Desventajas

• No son tan simples a la hora de la verdad. Requieren un controlador de robot dedicado.

• Su programación es muy complicada y, en ocasiones, sólo puede ser ejecutada por alguien con mucha experiencia en sus operaciones.

• Hay mucha cinemática sofisticada involucrada.

• El coste de un robot industrial es demasiado elevado, especialmente su fabricación.

Aplicación industrial

• Envasado de alimentos

• Es un brazo de soldadura robótico.

• Manejo de materiales

• Cuidado de máquinas

• Corte de acero

• Aplicación de forja y fundición.

• Montaje automotriz

• Fabricación de puentes de acero.

Robots cartesianos

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Los robots cartesianos, también llamados robots rectilíneos/de pórtico, son robots industriales de configuración rectangular. Incorporan tres articulaciones prismáticas que les proporcionan el movimiento lineal que se produce al deslizarse sobre sus tres ejes perpendiculares. En ocasiones, incorporan una muñeca para rotar. Los fabricantes de automatización industrial utilizan ampliamente los robots cartesianos, principalmente por su simplicidad y flexibilidad, lo que los hace ideales para tareas específicas.

Ventajas

• Ofrece una alta precisión posicional.

• Su simplicidad hace que sea mucho más fácil de operar. Cualquiera con conocimientos básicos de cómo funcionan puede configurarlo.

• Es mucho más fácil de programar.

• Es altamente personalizable, lo que la convierte en la máquina ideal cuando deseas pasar a otras tareas.

• Puede soportar cargas pesadas.

• Es mucho más barato producir uno.

Desventajas

• Debido a su tamaño y a la amplitud de sus movimientos, requiere una gran superficie operativa y de instalación.

• Por muy sencillo que sea su funcionamiento, su montaje es demasiado complejo.

• Sólo puede moverse en una dirección a la vez.

Aplicación industrial

• Carga y descarga de cargas pesadas.

• Recoger y colocar operaciones de robots.

• Montaje y submontaje.

• Manipulación de materiales.

• Aplicaciones adhesivas.

• Manipulación de material nuclear.

Robots SCARA

SCARA es el acrónimo de Selective Compliance Assembly Robot Arm (brazo robótico de ensamblaje de cumplimiento selectivo) y es un robot industrial con un área de trabajo en forma de rosquilla. Un brazo robótico SCARA tiene dos articulaciones paralelas que proporcionan cumplimiento en un solo lugar. Sus cambios rotatorios están posicionados verticalmente con el efector final fijado al brazo que se mueve horizontalmente.
A Robot SCARA Se especializa en movimientos laterales, por lo que se utilizan principalmente como robots de montaje. En comparación con los robots cilíndricos y cartesianos, los robots SCARA son mucho más rápidos y tienen una integración más sencilla.

Ventajas

• Son ideales para movimientos rápidos y repetitivos de punto a punto, perfectos para su uso como robots en líneas de montaje de automóviles.

• Tiene un gran espacio de trabajo.

• Son muy precisos.

Desventajas

• El robot SCARA necesita un controlador de robot industrial exclusivo.

• Sólo se limita a superficies planas gracias a su diseño y forma.

• Es un desafío programarlo fuera de línea.

Aplicación industrial

• Aplicaciones de montaje.

• Manipulación de obleas semiconductoras.

• Aplicaciones biomédicas.

• Embalaje y etiquetado.

• Es un brazo robótico paletizador.

• Carga de la máquina.

Robots delta

Los robots Delta están hechos de articulaciones paralelas que están conectadas por una base común. También llamados robots Parallel Link, son mucho más fáciles de controlar porque cada articulación está posicionada en relación con el efector final. Esto da robots delta una alta velocidad de movimiento, lo que los hace ideales para el tipo de trabajo que implica fabricación de gran volumen.
Los robots Delta tienen una envoltura en forma de cúpula, un diseño que reduce el peso dentro de los brazos, lo que, en última instancia, explica su alta velocidad. Se utilizan principalmente para la automatización de pick & place. Están programados para funcionar en perfecta sincronización con otras máquinas y aprovechar la velocidad; de lo contrario, sería un desastre si algo como una cinta transportadora que alimenta materiales al robot fuera un poco más lento.

Ventajas

• Son máquinas de alta velocidad. El típico robot Delta es un 30% más rápido que un robot SCARA debido a su diseño.

• Tienen una alta precisión operativa a pesar de sus altas velocidades.

• Tienen una alta productividad. Pueden procesar hasta 3 partes por segundo.

• Son una opción más segura para trabajos repetitivos y de alta velocidad, que pueden resultar peligrosos para los seres humanos.

Desventajas

• Tienen muchas piezas móviles, que son demasiado complicadas.

• Requiere un controlador de robot dedicado.

Aplicación industrial

• Industria de alimentos.

• Industria farmacéutica.

• Industria electrónica.

• Industria del automóvil.

• Alineación de Fibra Óptica.

Robots polares

Fuente: blog.technavio.com
Los robots polares están formados por una articulación giratoria que conecta el brazo con la base y dos articulaciones giratorias más una única articulación lineal. Debido a su entorno de trabajo esférico, los robots polares también se denominan robots esféricos. Otra característica de diseño única de estos robots es su eje pivotante central y un brazo robótico extensible y giratorio. También tiene un configuración de la torreta que cubre un gran volumen de espacio cuando está en funcionamiento.

Ventajas

• Tienen un amplio alcance, con capacidad de girar 360 grados.

• También pueden alcanzar objetos directamente encima y debajo de ellos.

• Pueden manejar un gran volumen de trabajo.

• Requieren muy poco espacio en el suelo.

Desventajas

• Aunque puede alcanzar objetos que se encuentran encima, el alcance vertical es limitado y no puede hacerlo por sí solo sin un controlador.

• Tiene una precisión muy baja y no se desempeña tan bien cuando se trata de tareas repetitivas.

• Requiere un sistema de control muy sofisticado.

• Se está eliminando poco a poco.

Aplicación industrial

• Manipulación de vidrio.

• Fundición a presión.

• Apilado y desapilado.

• Forjar.

• Robot de soldadura.

• Manipulación de materiales.

• Moldeo por inyección.

Robots cilíndricos

Fuente: industrial-electronics.com
Los robots cilíndricos poseen una única articulación rotatoria en su base y otra articulación prismática que une las tintas. Tienen un espacio de trabajo cilíndrico, de ahí su nombre, que viene acompañado de un eje pivotante y un brazo robótico extensible que se mueve deslizándose verticalmente. Este movimiento único permite a los robots realizar movimientos tanto verticales como horizontales.
El brazo también está diseñado para permitir que el robot alcance áreas de trabajo estrechas sin pérdida de velocidad o repetibilidad. Los robots cilíndricos son ideales para tareas que impliquen la recogida o recogida de materiales del suelo gracias a su avanzado recoger y colocar brazo robótico.

Ventajas

• Son sencillos de operar e instalar.

• Requieren un montaje mínimo para empezar a funcionar.

• Pueden llegar a todas partes sin ningún problema.

• Requieren muy poco espacio en el suelo.

• Pueden manejar grandes cargas.

Desventajas

• Tienen bajos niveles de precisión.

• Se han vuelto obsoletos demasiado rápido.

Aplicación industrial

• Transporte de paneles LCD.

• Sistemas robóticos de montaje.

• Aplicaciones de revestimiento.

• Fundición a presión.

• Aplicación de fundición y forja.

• 
  Carga y descarga de máquinas.
  

Cobots

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Actualmente se utiliza una versión más reciente de robots industriales que vale la pena mencionar aquí. Robots colaborativos Son robots industriales que pueden trabajar junto a los humanos sin necesidad de barreras de seguridad estrictas. Tienen un diseño redondeado y están equipados con sensores especiales que les dan la capacidad de saber siempre dónde se encuentran los humanos para darles espacio para ayudar a los trabajadores.

Ventajas

• Son capaces de trabajar codo a codo con trabajadores humanos aumentando su eficiencia.

• Se pueden reutilizar fácilmente, lo que significa que se pueden trasladar a otro trabajo rápidamente.

• Su construcción cuesta mucho menos en comparación con otros tipos de robots.

Desventajas

• Son muy lentos porque se ha sacrificado la velocidad por la seguridad humana.

• Tienen una baja capacidad de carga útil, nuevamente debido a cuestiones de seguridad.

Aplicación industrial

• Atención a máquinas.

• Montaje de piezas móviles.

• Embalaje.

• Sistemas de visión.

¿Cómo funcionan los brazos robóticos?

Los brazos robóticos están diseñados a partir del brazo humano y funcionan casi de la misma manera. brazo robotico funciona depende de la tarea para la que ha sido diseñado. Sin embargo, en general, todos los brazos robóticos funcionan de una manera específica. Todos dependen de las articulaciones para realizar sus movimientos y están equipados con otras funciones que lo hacen posible, como sensores, por ejemplo.
Para tener una mejor visión de cómo funcionan, debemos conocer las partes del robot industrial que componen el brazo robótico. Entre ellas se encuentran las siguientes:

Control

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Los controladores de los robots industriales son el cerebro del robot. Son los procesadores que llevan el programa ejecutable que determina los movimientos que realiza el brazo robótico. Pueden programarse automáticamente o permitir operaciones manuales por parte de un técnico cualificado. En algunos casos, adoptan la forma de enormes sistemas informáticos y, en ocasiones, se reducen a un simple joystick.

Brazos

Esta es la parte que hace el trabajo real. Consta de tres partes principales: el hombro, el codo y la muñeca, al igual que los humanos. Estas tres partes están unidas entre sí a través de ejes y articulaciones controlado por el procesador central, el controlador. Cada parte tiene que moverse en relación con la otra para lograr eficiencia.

Efecto final

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Esta es la parte que realiza las funciones de la mano. La mayoría de las veces, A efector final de robot Está formado por dos garras que sujetan los objetos cerrándose y abriéndose automáticamente. Algunos pueden girar y realizar movimientos de maniobra al sostener o mover objetos.

Unidades

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Son los motores que se encuentran entre las articulaciones y que controlan las maniobras y los movimientos de los brazos robóticos. Suelen utilizar correas que son réplicas de las que se encuentran en los motores de los automóviles.

¿Por qué necesitas brazos robóticos?

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Las empresas de robótica industrial han ido en aumento en las últimas dos décadas y, a medida que pasa el tiempo, también lo hacen los avances tecnológicos en el mundo de la robótica. Pronto tendremos robots que realizarán todo el trabajo que nos rodea. Por mucho que estén causando disrupciones en lo que respecta al trabajo humano, no se puede negar que los robots han hecho la vida mucho más fácil.
Las siguientes son algunas de las ventajas de utilizar brazos robóticos industriales.

Mejora de la seguridad de los trabajadores

Trabajos de construcción Son trabajos que requieren mucha mano de obra y que implican una gran cantidad de maquinaria pesada que puede suponer un peligro para los trabajadores humanos. La exposición a productos químicos nocivos también puede tener un impacto perjudicial en la salud de las personas. Los brazos robóticos industriales han reducido en gran medida este riesgo, ya que pueden trabajar en cualquier condición, ya que son máquinas inanimadas. Pueden realizar trabajos repetitivos sin perder la concentración ni un segundo.

Costos reducidos

Aunque el coste inicial de adquirir un robot puede ser alto, el beneficios a largo plazo son enormes. Además de eliminar la necesidad de salarios, tiempo libre y otros beneficios acumulados, los robots no son propensos a cometer errores. Las pérdidas que han sufrido las fábricas por la destrucción de máquinas y productos por negligencia humana son cosas del pasado.

Incrementa la Productividad

Lo que antes tomaba días lograr ahora se puede lograr en cuestión de horas. Lo que pasa con el trabajo humano es que es propenso a agotarse y el descanso es necesario. La única forma de mantener la producción en funcionamiento durante 24 horas es mediante turnos. Los robots, por otro lado, pueden funcionar durante días sin tomar un solo descanso. Un célula de trabajo de montaje inteligente Puede realizar un trabajo equivalente a 4 personas trabajando al mismo tiempo.

Mejor calidad de producto

Los seres humanos no pueden reproducir la precisión y exactitud que se logran cuando los robots forman parte del proceso de producción. Los robots que se utilizan en la fabricación se guían mediante tecnologías de guía con precisión láser, lo que significa que cada corte y medición que realizan es preciso. Robots articulados, por ejemplo, son la encarnación de la precisión en el mundo de los robots. Una mayor precisión se traduce en productos con mayor calidad.

Confiabilidad

Industrias que utilizan robots en la fabricación Hemos visto un aumento exponencial de la producción. Siempre que reciban mantenimiento con regularidad, seguirán realizando un trabajo constante sin importar cuán duras sean las condiciones. No se puede decir lo mismo de los trabajadores humanos propensos a enfermarse y fatigarse, lo que en última instancia afecta su producción.

¿Qué industrias utilizan robots industriales?

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Muchos fabricantes han cambiado o están en proceso de automatizar completamente su proceso de producción. Hay muchas razones para esto, pero la principal es que los robots son confiables, reducen el costo del pago de salarios y ahorran dinero que puede destinarse a otras cosas. Las siguientes son algunas de las industrias que utilizan aplicaciones de brazos robóticos en sus procesos de fabricación.

Industria automotriz:

La robótica en la fabricación de automóviles fue una de las primeras en adoptarse en lo que respecta a la robótica industrial. A día de hoy, no encontrará ningún fabricante de automóviles que no emplee robots de fabricación de automóviles en más del 75 % de su producción. industria del automóvil Representa aproximadamente el 30% de las instalaciones totales de brazos robóticos industriales. El robot más utilizado por los fabricantes de automóviles es el ABB IRB 6640, que es ideal para soldar los chasis de los automóviles.

Industria aeroespacial

Al igual que la industria automotriz, la fabricación de aviones requiere una gran cantidad de potencia robótica. La demanda de viajes aéreos está aumentando en todo el mundo y, para satisfacerla, es necesario fabricar más aviones más rápido que antes. Los robots industriales son la respuesta a esta necesidad, ya que son más rápidos y se pueden programar para realizar cualquier tipo de tarea. Aplicaciones como pintura de piezas de motor, sellar, perforar y soldar son algunas de las cosas que manejan las máquinas automatizadas.

Industria electrónica

La electrónica forma parte de nuestras vidas y no podemos prescindir de ella. Su fabricación implica una gran cantidad de componentes cuyo ensamblaje puede perderse fácilmente para los humanos. Los robots industriales se utilizan ahora de forma masiva en la fabricación de electrónica ya que son más expertos en tratar partes pequeñas y sensibles de los aparatos eléctricos. El uso de robots para salas blancas, por ejemplo, ha mejorado enormemente la calidad de la electrónica, ya que evitan que el polvo entre en contacto con las piezas internas durante el montaje.

Industria Alimentaria

El envasado de alimentos ahora lo manipulan exclusivamente robots. En algunos lugares, incluso forma parte de los requisitos emplear los servicios de robots en un trabajo delicado como es el embalaje y almacenamiento. La función de ventajas de usar robots en el procesamiento de alimentos es que hay menos posibilidades de contaminación ya que los robots son precisos y rápidos. Poner los alimentos en las porciones y tamaños correctos también se ha convertido en el sello distintivo de procesamiento robótico de alimentos.

Industria Médica y Farmacéutica

La clasificación, el envasado, la dispensación y la inspección de medicamentos son ahora una tarea exclusiva de los robots industriales, que han sido programados para medir la cantidad exacta de medicamento en el último miligramo. Robots en la industria médica y farmacéutica. han facilitado el manejo de los medicamentos de una mejor manera que evita el desperdicio excesivo y la contaminación.
Los dispositivos médicos delicados, como las herramientas quirúrgicas, ahora se fabrican con los tamaños exactos necesarios utilizando robots medicos que están cambiando el mundo. Cuando las herramientas médicas se ven comprometidas, a los médicos les resulta más difícil tratar adecuadamente a sus pacientes.

¿Cuánto cuesta un brazo robótico?

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Antes, los robots costaban mucho más que ahora. La producción en masa ha permitido que los precios bajen un poco, pero siguen estando en el extremo superior del presupuesto. En el mercado actual, el precio medio de un robot industrial es de unos 25,000 dólares, pero puede ascender a más de 400,000 dólares según el modelo y el tamaño.
El precio de un brazo robótico también suele aumentar a medida que se añaden más periféricos y funciones adicionales. Los añadidos específicos para una aplicación, como sensores de colisión y jaulas de seguridad, que son una necesidad, pueden duplicar el precio inicial de toda la máquina.
Como comprador interesado, puede optar por un robot nuevo o por un brazo robótico industrial barato que ya se haya usado. Una ventaja de optar por un robot de segunda mano es que ahorra en el costo, aunque experimentará algunos pequeños contratiempos en el camino.

Los mejores brazos robóticos programables de 2020

A medida que aumenta el uso de brazos robóticos en todas las industrias, se están creando modelos para manejar tareas específicas de la aplicación para varios fabricantes. Los siguientes son los mejores brazos robóticos industriales programables de 2020.

Robot de programación educativa DOBOT Magician

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Este es un brazo robótico diseñado para realizar múltiples tareas. Puede manejar impresión 3D, grabado láser, recoger y colocar, máquinas de dibujar y escribir. Está equipado con más de 20 lenguajes de codificación y, al mismo tiempo, es lo suficientemente simple como para ser utilizado por un nivel principiante.

Brazo robótico totalmente metálico LewanSoul LeArm 6DOF

Fuente: Amazon
Este es un brazo que funciona con un servo para realizar movimientos de manera flexible. Tiene una garra de metal que es lo suficientemente fuerte como para manejar cargas pesadas en cualquier dirección. El control del robot se puede realizar de forma inalámbrica y, al mismo tiempo, se puede controlar a través de un teléfono inteligente.

Brazo robótico QJRB800-1

Esto es una brazo robótico creado por EVS que tiene una carga útil máxima de aproximadamente 1700 libras. Todo el robot con las otras piezas combinadas pesa aproximadamente 5600 libras, lo que proporciona una base muy estable para cualquier tarea de levantamiento pesado común en la mayoría de las industrias manufactureras.

Borde del brazo robótico Owi

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Se trata de un brazo robótico equipado con cinco articulaciones controladas por un controlador de 5 interruptores con cable que se puede operar de forma remota. Las baterías D pueden alimentar al robot al mismo tiempo que se puede alimentar con corriente alterna. Tiene una rotación de base de 270° y una vida útil prolongada en la caja de cambios.

Cómo elegir brazos robóticos industriales

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Cuando se trata de elegir un brazo robótico, hay cosas que debes considerar primero.

Aplicación

El hecho de que sea un brazo robótico no significa necesariamente que puedas usarlo para abrir tu cerveza, cada brazo robótico está diseñado para una aplicación específica. brazo diseñado para pintar no se puede utilizar como brazo de pulido o viceversa. A menos que el brazo robótico sea multipropósito, entonces estará atrapado con un brazo robótico de una sola función.

carga útil

La carga útil se refiere a la cantidad máxima de carga que puede soportar el brazo robótico. Si se trata de una carga más pesada, como embalaje industrial, entonces necesitará optar por un gran brazo robótico que puede manejar cargas más pesadas con una simple automatización de selección y colocación.

Grado de libertad

El movimiento que puede realizar un brazo robótico depende de la número de ejes. Cuanto mayor sea el número de ejes, más flexible será el brazo en cuanto a movimiento. Los brazos robóticos más grandes requieren más ejes, ya que requieren más esfuerzo para girar.

Velocidad

Si se trata de tareas repetitivas, lo mejor será contar con un brazo robótico de alta velocidad es decir, lo más rápido posible, un robot articulado es un ejemplo de robot rápido adecuado para tal tarea. Algunos brazos robóticos vienen con opciones que permiten al controlador ajustar la velocidad.

Costo

Solo puedes conseguir lo que te puedas permitir. Si trabajas con un gran volumen de trabajo, como la fabricación, necesitarás más de un brazo robótico, lo que te costará mucho dinero. Si lo único que buscas es un aparato sencillo para uso doméstico, entonces lo que deberías buscar es un brazo robótico sencillo y de bajo coste.

Conclusión

La tecnología robótica industrial se está volviendo indispensable a medida que pasa el tiempo. La industria manufacturera ya prácticamente ha acabado con el trabajo humano. Lo poco que queda de trabajo humano se reduce al mantenimiento y al control de estos robots cuando surge la necesidad. Algún día, en el futuro, los robots serán la característica estándar en todas las industrias del mundo.