¿Cuáles son los diferentes tipos de robots industriales?

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El desempeño de las tareas industriales ha transitado por transiciones de mejora a lo largo del tiempo. El trabajo puramente manual se mejoró con herramientas toscas que se convirtieron en máquinas. Aún así, una mayor innovación sigue generando nuevas alternativas como los robots.

Unimate fue el primer robot para ser utilizado con éxito en la fabricación. Fue inventado por George Devol a finales de los años 50 y se instaló por primera vez en la planta de General Motors. Se usaba para fundición a presión y podía moverse dentro de un radio de 12 pies. Al presenciar los beneficios de su uso, pronto más empresas buscaron adquirirlo.

Desde entonces, los expertos han seguido creando diferentes robots y explorando nuevas formas de aplicarlos en la fabricación. Hoy en día, existen muchos proveedores sofisticados como EVS que tienen la capacidad de ofrecer soluciones innovadoras y avanzadas. Venta de brazos robóticos industriales..
A continuación se muestran los diferentes tipos de robots y sus características.

Índice

Robots SCARA

Los robots SCARA, basados ​​en los ejes de movimiento de los robots, son más modernos en comparación con recoger y colocar robots industriales. Ambos pueden cumplir la misma función, pero los robots SCARA fácilmente superan rotundamente al otro.

Un robot SCARA consta de una base que está conectada al brazo del robot en una disposición de ejes paralelos. Las juntas rotativas proporcionan flexibilidad en el plano XY. En otras palabras, el brazo de un robot SCARA puede moverse de izquierda a derecha y de adelante hacia atrás. Sin embargo, es rígido en el eje Z, de modo que sólo puede girar en un eje theta.
El diseño proporciona 4 grados de libertad. Además, el brazo puede doblarse hacia atrás o extenderse. Es una característica que resulta útil dependiendo de la longitud necesaria para la tarea para la que se utiliza.

En lo que respecta al software, Robots SCARA Están diseñados para automatizar tareas pero bajo las instrucciones del controlador. La interfaz del controlador es fácil de usar y tienden a responder a los comandos.
Dado que vienen como una solución ya preparada, se requiere poca o ninguna programación adicional.

Ventajas

• Los robots SCARA son muy rápidos dada la flexibilidad que proporcionan las juntas giratorias que mantienen el brazo en su lugar.

• Si bien no ocupan mucho espacio para ejecutar sus tareas, el brazo cubre un área grande mientras funciona. Pueden recoger y colocar en un radio considerable.

• Son muy precisos

• Puede manejar una carga útil alta

Desventajas

• Solo pueden funcionar cuando se colocan o se fijan a una superficie plana, lo que ofrece una flexibilidad de colocación limitada.

• Requiere un controlador dedicado

Aplicaciones industriales

Las capacidades de recoger y soltar de un robot SCARA lo hacen adecuado para:

• Paletizado

• Máquinas de carga

• Funciones de montaje

• Grabado láser con ayuda de un efector final adecuado

• Soldadura

Robots delta

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Los robots Delta fueron inventados por Reymond Clavel y un equipo de académicos de una universidad de Francia. También se les conoce como robots paralelos.

El diseño de un robot Delta consta de una base montada sobre la cabeza que tiene 3 motores que accionan los brazos unidos a la base. Los brazos paralelos tienen articulaciones prismáticas y giratorias que no son comunes entre otros robots. Como resultado, puede moverse en los ejes X e Y, aunque la mayoría de los usuarios personalizan sus robots para agregar ejes adicionales. Tanto un eje de rotación como un eje de paso se pueden lograr mediante modificación para cumplir determinadas tareas.

Dado que los robots Delta se utilizan a menudo para la automatización de la recogida y colocación en sistemas de transporte, la programación determina su eficacia. También están equipados con cámaras que, junto con un software especial, forman su sistema de visión. El objetivo del sistema de visión es diferenciar los productos buenos de los malos durante la recogida y la clasificación.

Los efectores finales adecuados suelen estar unidos a los brazos, pero requieren esquemas de diseño especiales. Cualquier peso adicional en los brazos reduce el rendimiento de los brazos robóticos de alta velocidad para los que son preferidos. Las ventosas son especialmente populares entre ellos.

Ventajas

• Son los más rápidos e incluso superan a SCARA en la prueba del poste

• Puede trabajar en un espacio de trabajo grande

• El software avanzado los hace muy precisos y eficientes.

Desventajas

• Sólo puede gestionar cargas útiles muy ligeras.

• Los movimientos repetitivos de alta velocidad provocan el desgaste de las piezas.

• Son caros

Aplicaciones industriales

• Simuladores de vuelo: se trata de una versión mejorada que utiliza 6 actuadores lineales adicionales y una base móvil

• Industria farmacéutica

• Clasificación de unidades de producto
  

• Envasado de alimentos

• Tareas de montaje con poca fuerza

Robots polares

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La estructura de un robot polar comprende una base sobre la que se fija un brazo. El brazo se fija mediante una articulación giratoria. También se les conoce como robots esféricos debido a la forma del espacio de trabajo asociado a ellos. Tienen mucho en común con Unimate que también era esférico.

El brazo de un robot polar se puede alargar aunque sólo está limitado al radio alrededor de la máquina. Tiene tres ejes que forman lo que se conoce como sistema de coordenadas polares. Significa que los puntos al alcance del brazo del robot están determinados por la distancia que puede extenderse desde la base del robot en un ángulo determinado.

Ventajas

• El brazo puede alcanzar obstáculos por debajo o por encima.

• Tienen una cobertura de 360 ​​grados.

• Trabajan en un gran espacio de trabajo.

Desventajas

• Exigen mucha supervisión y control

• Poca precisión

• Teniendo en cuenta su movimiento, no serían ideales para tareas repetitivas.

Aplicaciones industriales

• Fundición a presión

• Soldadura

• El moldeo por inyección

• Manipulación de productos de vidrio.

Robots cilíndricos

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Hay dos partes principales en un robot cilíndrico, un actuador giratorio y lineal unido a la base cilíndrica. Son los responsables de los movimientos verticales y horizontales que puede realizar el brazo robótico. Un eje pivotante facilita el trabajo del robot en un área de trabajo cilíndrica.

Además, el brazo es capaz de alargarse y plegarse hacia atrás hasta su posición. Su diseño aerodinámico le permite trabajar en espacios limitados en los que tal vez no quepan brazos más voluminosos. Por otro lado, la rotación solo es posible a lo largo del eje vertical.

Los robots cilíndricos vienen ya ensamblados, por lo que no se esperan problemas de instalación, a menos que se considere necesaria la personalización.

Ventajas

• Puede gestionar cargas útiles pesadas

• Tener un alcance de 360 ​​grados a su alrededor.

• No ocupan mucho espacio en comparación con el radio de su espacio de trabajo.

Desventajas

• Movimiento giratorio limitado

• Baja exactitud

• No son tan versátiles como otras opciones disponibles.

Aplicaciones industriales

• Trabajos de fundición y forja.

• Aplicación de recubrimiento

• Fundición a presión

• Máquinas de carga y descarga

• Las aplicaciones de laboratorio y Biomedicina los favorecen por el tamaño y la posición del brazo.

Robots cartesianos

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Los 3 ejes de un robot cartesiano son todos perpendiculares entre sí. Los movimientos se ven facilitados por:

• 3 articulaciones prismáticas que trabajan en movimiento deslizante a lo largo de los ejes XYZ.

• Actuadores lineales

• Motores para suministrar energía.

• Un accesorio para la muñeca donde se necesita rotación.

Por lo general, vienen en piezas y requieren que los expertos en maquinaria de una fábrica los ensamblen. Si bien su ensamblaje puede ser complejo, brinda la posibilidad de realizar personalizaciones. De hecho, es una de las razones que lo hacen popular. La precisión, la velocidad y la longitud de las carreras se pueden ajustar según la industria o la aplicación.

Los robots cartesianos también se conocen como robots Gantry o rectilíneos. En cuanto a su superficie de trabajo, adoptan forma de cubículo. Sin embargo, una característica destacable es que se pueden montar de diferentes formas cuando sea necesario. Se adaptan al montaje en techo así como a posiciones verticales y horizontales.

Ventajas

• Pueden soportar una gran carga útil.

• Operacionalmente, son bastante versátiles.

• Asequible

• Se puede programar usando el modo en línea.

• Tienen buenos niveles de precisión.

Desventajas

• Sólo puede ocurrir un movimiento de eje a la vez.

• Ocupan mucho espacio

• El proceso de instalación es generalmente complejo.

Aplicaciones industriales

• Manipulación para procesos de moldeo de plástico.

• Tareas de sellado

• impresión 3D

• Carga y descarga

• Tareas de paletizado
  

Robots Articulados/ 6 Ejes

Las articulaciones de revolución de los robots articulados les permiten un rango de movimiento similar al del brazo humano. Son flexibles en los ejes X, Y, Z, pero también pueden girar, cabecear y guiñar.
El diseño básico se compone de una base y un brazo que se unen mediante una junta rotativa. El número de juntas rotativas se puede aumentar hasta 10 y pueden ser paralelas u ortogonales.

Gracias a su capacidad de movimiento en 6 ejes, estos robots pueden realizar tareas que la mayoría no puede realizar. El brazo es muy sensible y se estira hasta su longitud máxima con bastante rapidez. En términos de control, requieren un software bien configurado para que funcionen a niveles óptimos. Debido a su amplio rango de movimiento, el proceso de programación puede ser complejo. Sin embargo, algunos fabricantes ofrecen paquetes de control personalizados y preestablecidos.

Ventajas

• Pueden alcanzar y maniobrar en áreas que otros robots no pueden

• Cubren un gran radio de trabajo

• Brazo robótico de alta velocidad

• Desempeñarse bien en tareas únicas del controlador, como pintar.

• Se pueden tolerar cargas útiles pesadas

Desventajas

• El operaciones cinemáticas puede ser complicado

• Requieren un controlador dedicado

• Costoso

Aplicaciones industriales

• Soldadura por arco
  

• Montaje automotriz

• Envasado de alimentos

• Tareas de fundición y forja.

• Corte de acero

• Manejo de vidrio

• Fundición de metales

Cobots

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Los cobots también se conocen como robots colaborativos porque están diseñados para trabajar conjuntamente con seres humanos. Los robots tradicionales presentaban desafíos como colisiones con trabajadores en los espacios de las fábricas. Para prevenir este tipo de accidentes, se crearon los cobots como una alternativa más segura.
Hay tres tipos principales de cobots:

Cobots guiados manualmente

Son programados por técnicos que utilizan un dispositivo manual para entrenar los brazos del robot en los movimientos deseados.

Cobots de velocidad y automatización

Se trata básicamente de robots industriales tradicionales con sistemas de visión. Tienen una zona de advertencia y de parada. Cuando un trabajador ingresa a la zona de advertencia, automáticamente ralentiza su operación. Si se acercan a la zona de parada, el cobot deja de funcionar por completo. Reanudarán su funcionamiento cuando ambas zonas estén libres de obstrucciones.

El poder y la fuerza familiar limitan a los cobots

Son capaces de trabajar conjuntamente con seres humanos, pero no están equipados con ningún sistema de visión, escáner o barrera de seguridad. En cambio, están diseñados sin motores expuestos ni esquinas afiladas. Además, cuentan con motores de colisión que los detienen cuando hay obstáculos a su alrededor.

Cobots de parada monitoreados de seguridad

En comparación con otros robots, son los menos "amigables con los humanos". Sin embargo, tienen sensores de seguridad que detienen y reactivan la operación cuando detectan una obstrucción humana.

Factores que diferencian a los robots

Los robots industriales tienden a tener características comunes, como los brazos robóticos. Sin embargo, son fundamentalmente diferentes en términos de aspectos de diseño como:

Eje

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Como en un gráfico matemático, los ejes de un robot se refieren a las direcciones en las que puede moverse el brazo del robot. Hay ejes X, Y y Z. Representan ida y vuelta, izquierda/derecha y arriba/abajo respectivamente.

Grado de libertad

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El grado de libertad de un robot es una descripción del rango de movimientos que tiene en un espacio 3D. Además de los tres ejes, la libertad incluye aspectos como la rotación, la orientación y el cabeceo.
El número de ejes que tiene un robot determina su grado de libertad.

Espacio de trabajo

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Consideremos, por ejemplo, que se utiliza un robot para recoger naranjas de un carrito a otro. La distancia que cubre entre los dos carros se denomina espacio de trabajo. Algunos robots, según su estructura, pueden cubrir distancias más largas que otros. Además, factores como la libertad y la longitud del brazo le dan al robot más rango de trabajo.

Efector final

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En términos de diseño, el brazo robótico es realmente una imitación del brazo humano. Pueden variar en destreza y capacidad, pero el concepto subyacente es el mismo.
Dicho esto, un efector final es básicamente la "mano" unida al extremo del brazo de un robot de fábrica. Hay muchos tipos de efectores finalesVarían según las tareas. Algunos ejemplos incluyen pinzas, herramientas de soldadura y ventosas.

articulaciones

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El uso de articulaciones asegura que el brazo del robot permanezca sujeto a la estructura y facilita sus movimientos. El tipo de articulación que tiene un robot juega un papel importante en su flexibilidad y rango de movimiento. Incluyen:
Articulaciones paralelas: como sugiere su nombre, están situadas una al lado de la otra y generalmente se prefieren para movimientos lineales.
Articulaciones prismáticas: también se conocen como deslizadores porque proporcionan un movimiento deslizante lineal entre dos partes de un robot.
Articulaciones revolucionarias: son ideales cuando se busca flexibilidad como la rotación multidimensional.
Juntas rotativas: cualquier grado de rotación requiere una o más de estas juntas, aunque su alcance es más limitado en comparación con la junta revolucionaria.

Motores

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Para que los brazos del robot se muevan y ejecuten comandos, necesitan una fuente de energía. Los motores convierten la energía eléctrica para alimentar el brazos robóticos.

Programación

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Implica el uso de software para controlar cómo opera un robot. Los parámetros de rendimiento como la velocidad, la repetibilidad y la longitud de la carrera de los movimientos del brazo se pueden gestionar mediante programación.
Cada robot tiene su propio tipo y nivel de programación y algunos son más avanzados que otros. Además, en algunos casos, los robots están preprogramados, mientras que otros son personalizables. También hay interfaces de controlador físico que se utilizan para dar instrucciones a los robots.

Impactos de los robots en la fabricación

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Sin duda, la industria manufacturera de todo el mundo no sería lo que es sin robots. Han tenido un gran efecto en:

Escalas de producción

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Los robots han permitido a las fábricas aumentar la producción y seguir gestionando tiempos de respuesta más cortos. Velocidades operativas como las del robot Delta permiten procesar más unidades de productos.

Coste de produccion

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Dado que los robots asumen una gran carga de trabajo, reducen la cantidad de empleados que deben contratarse. Además, su naturaleza mecánica automatizada hace que su funcionamiento sea más ágil que los métodos manuales. Basta decir que reducen el desperdicio.

Seguridad del personal

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Desde los primeros días de Unimate, los robots se han utilizado para realizar tareas difíciles y peligrosas. La fundición a presión, la soldadura y el levantamiento de cargas pesadas en espacios peligrosos son sólo algunos ejemplos de procesos de fabricación de alto riesgo. El uso de robots como soldadura robotizada de aluminio protege a los trabajadores de los peligros que conlleva.
Sin embargo, por otro lado, los robots también plantean peligros para los trabajadores que los rodean. Por ejemplo, cuando su velocidad es demasiado alta, los efectores finales o brazos pueden funcionar mal y dejar caer la carga al azar.

Recursos Humanos

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Uno de los principales argumentos contra los robots y la automatización en general es el temor de que reemplazar el trabajo humano. De hecho, algunas personas han perdido sus empleos después de haber sido despedidas por dicha tecnología. Sin embargo, incluso con inteligencia artificial, es poco probable que los robots lleguen a ser tan intuitivos o creativos como la humanidad.

A medida que los robots asuman las tareas repetitivas predecibles, los trabajadores tal vez podrían adaptarse a la disrupción asumiendo otras tareas complejas. La creatividad y el diseño, por ejemplo, siempre requerirán los matices de las emociones y el pensamiento humanos.

Conclusión

Ciertamente no hay vuelta atrás a la forma de producción manual, la automatización llegó para quedarse. A medida que más innovaciones cambien y mejoren los tipos de robots existentes, los fabricantes tendrán que mantenerse al día. Después de todo, una mejor maquinaria conduce a líneas de producción más eficientes y productos de mayor calidad.

Si busca automatizar su negocio, ahora tiene toda la información sobre todos los tipos de robots y sus funciones. Asegúrese de trabajar con empresas acreditadas expertos de la industria para explorar qué opciones de productos están disponibles en el mercado. Lo bueno es que, elijas lo que elijas, estarás tomando una decisión bien informada.