Si un trabajador industrial de principios del siglo XX entrara hoy a una fábrica, no podría creer lo que vería. Procesos automatizados, máquinas robóticas con aprendizaje automático y una velocidad de producción que crece día a día. Todas estas innovaciones han provocado una nueva forma de trabajar en la industria. En algunas ocasiones significa mayor seguridad para los trabajadores, y en otras la pérdida de su empleo. Para bien o para mal, el cambio está ocurriendo y necesitamos saber de qué se trata. En este artículo veremos en detalle las características de los brazos robóticos.
Se trata de los robots más comunes que se utilizan hoy en día en la industria. Son rápidos, precisos, aseguran calidad en la producción y pueden ser programados para trabajar durante largos períodos.
El rol principal de estos dispositivos es el de realizar aquellas tareas que resultan repetitivas y tediosas. Sin embargo, con la inclusión de la inteligencia artificial han podido aprender a realizar una gran cantidad de nuevas tareas.
¿Qué beneficios tiene la incorporación de brazos robóticos industriales?
En las últimas décadas, la tecnología ha crecido de manera exponencial en muchos ámbitos diferentes. El campo de la industria no ha sido una excepción.
Esto se debe a la creciente demanda de producción que provocó el aumento poblacional. Las empresas se vieron en la necesidad de innovar en nuevas tecnologías que les permitieran mantenerse competitivos en el mercado.
Cuando hablamos del ámbito empresarial, las decisiones siempre se toman con el objetivo de maximizar las ganancias. Por eso una empresa toma la decisión de implementar el uso de brazos robóticos en su cadena de producción.
En primer lugar, nadie puede discutir que los robots son más precisos que los humanos a la hora de llevar a cabo un trabajo. Esto es de vital importancia, sobre todo en aquellos procesos que requieren una alta calidad.
Por otra parte, los brazos robóticos mejoran también la eficiencia y la productividad.
Pensemos que a diferencia de un trabajador humano que lógicamente necesita descansar, los brazos robóticos pueden trabajar 24 horas, los siete días de la semana si es necesario.
De esta manera, las empresas pueden asegurarse una producción continua que les permita satisfacer todas las demandas del mercado.
Asimismo, esta tecnología provee una mayor flexibilidad. Esto quiere decir que a medida que las necesidades de la producción van cambiando, los brazos robóticos son fácilmente adaptables.
En otro sentido, otra de las ventajas del uso de estas maquinarias para la realización de tareas industriales es la seguridad que brindan. Esto es un beneficio tanto para los trabajadores como para los empresarios.
En el caso de los trabajadores es una ventaja debido a que ya no deben realizar tareas que conlleven un peligro a su integridad física. Por otro lado, los empresarios evitan que existan accidentes de trabajo en sus establecimientos.
¿Cuáles son las principales barreras para el éxito de los brazos robóticos industriales?
Más allá de que en el apartado anterior hayamos especificado todas las ventajas que significa para una empresa el uso de este tipo de maquinaria, aún existen algunas barreras que hacen que su implementación no sea plenamente exitosa.
En primer lugar, se trata de tecnologías que significan una inversión inicial muy alta. Si bien a la larga terminan ahorrando muchos costos, lo cierto es que no todas las empresas pueden afrontar el gasto que suponen.
Esto provoca que la implementación de los brazos robóticos aún no se haya completado en todos los ámbitos industriales posibles.
Por otro lado, un inconveniente común a todas las innovaciones de este estilo es la resistencia sindical, en especial en países como la Argentina, a la implementación de estas tecnologías que producen mucho nivel de desempleo.
Lo que se intenta es reubicar al personal en otras áreas de la empresa y realizar una reasignación de tareas, pero esto no siempre es posible, porque hay actividades como la soldadura en las que el humano ha sido reemplazado por completo.
¿Cómo se puede mejorar la programación y control de los brazos robóticos para aumentar el rendimiento?
Tal como hemos marcado previamente, toda industria persigue un mismo objetivo. Este es el de mejorar el rendimiento, aumentar la eficacia en sus procesos de producción y ser lo más competitivos que se pueda en el mercado.
Es sabido que los brazos robóticos, en este sentido, juegan un rol fundamental. Sin embargo, se trata de tecnologías que suponen un monto de inversión inicial muy alto por lo que es necesario aprovecharlas al máximo para poder recuperar lo invertido lo antes posible.
Una forma es creando un ambiente de trabajo seguro para que puedan complementarse con la mano de obra humana de una forma efectiva.
La colaboración y la coordinación debe estar lo más trabajada posible para cumplir con el objetivo de control y supervisión de la producción. Siguiendo esta línea, es necesario mencionar entonces a las máquinas de control numérico (CNC).
Estas últimas son herramientas esenciales que tienen por objetivo aplicar mecanismos de control a los diferentes robots industriales que tenga la empresa, incluidos los brazos robóticos.
Estos sistemas mejoran la precisión y la velocidad de los procesos productivos y logran que sea posible obtener productos de mayor calidad y fiabilidad.
Con los sistemas de control numérico, la supervisión de la maquinaria estará garantizada.
Además, permitirá que se ajusten otras variables como la velocidad y la precisión en diferentes tareas referidas al corte, el pegado o el ensamblado de piezas.
¿Cuáles son los conceptos técnicos básicos involucrados en la construcción de los brazos robóticos industriales?
A la hora de hablar de la construcción de los brazos robóticos hay ciertos conceptos técnicos básicos que debemos mencionar.
En primer lugar, son esenciales los ejes. Un eje de movimiento funciona como una articulación de un brazo de un humano natural. En comparación con una persona, cada eje de movimiento es entonces una articulación y representa el grado de libertad que van a tener los brazos robóticos.
De hecho, la asimilación con el cuerpo humano que se intenta es tal que cada eje representa una parte del cuerpo humano. Por ejemplo, la base simula la cadera, luego otro eje simula el hombro, las muñecas y los codos
Tal como veremos más adelante, la cantidad de ejes tendrá que ser determinada en la fase de diseño del brazo robótico y dependerá del rango de movimiento que se espera que este tenga.
Por lo general, un brazo robótico de seis ejes provee una posibilidad de movimiento muy amplia, pero su eficacia siempre dependerá de la tarea que deba realizar.
A su vez, como concepto básico en la construcción de un brazo robótico es necesario destacar al software. Este último hace referencia a todo lo que se relaciona con el control y el manejo del sistema. Aquí también se incluyen los comandos de programación.
Otro concepto importante es el modelo cinemático. Se trata de uno de los aportes esenciales en el control de la estructura robótica.
La finalidad del modelo es conocer la relación entre la rotación de los actuadores, es decir los elementos capaces de convertir la energía en movimiento, y la posición y orientación del actuador final.
Este elemento, clave en la construcción del brazo robótico, ayuda además a determinar el espacio de trabajo del brazo robótico.
¿Cómo se pueden integrar sensores y sistemas de visión artificial para combinar mejor los brazos robóticos con otros sistemas?
Los sistemas de visión artificial son muy útiles para las máquinas industriales ya que les permiten capturar, procesar y comprender el entorno que las rodea a partir de imágenes.
Por ende, así como los ejes funcionaban como las articulaciones humanas, estos sistemas funcionan como una analogía a nuestro sistema visual.
Se trata de una herramienta que provee muchas funcionalidades y que ha despertado el interés de muchos sectores de la industria. Una de las ventajas que tiene esta tecnología es la seguridad que facilita.
Esto es porque la visión artificial posibilita el monitoreo de los procesos productivos y suprime la necesidad de que haya un vigilador humano realizando esta tediosa tarea.
En el caso de los brazos robóticos, la visión artificial es un gran complemento para el control de la tarea que realizan. El desarrollo de nuevos sensores, microcontroladores, equipos de procesamiento de visión e informáticos proveen más rendimiento a un costo menor.
Sin duda, el ámbito en donde mejor se desarrolla esta tecnología es en el de control de calidad. Lo cierto es que posibilitan la detección temprana de productos con defectos, evitando que se generen muchos desechos y ahorrando tiempo de una nueva producción.
Podemos decir que los brazos robóticos realizan la fabricación de los productos y los sistemas de visión artificial realizan el control de calidad.
Es importante, también, en cuanto a la homogeneización de lo fabricado, es decir que todos los productos tengan el mismo tamaño y características. En el mismo sentido, es posible profundizar la búsqueda de errores y trabajar en la exactitud.
¿De qué manera los brazos robóticos industriales pueden interactuar con humanos sin provocar riesgos innecesarios?
La integración de la robótica en el mundo de la industria conlleva muchos desafíos. Uno de ellos tiene que ver con la necesidad de que los artefactos interactúen con los humanos sin ocasionar riesgos.
El primer paso necesario que toda empresa debe llevar a cabo antes de la implementación de estas nuevas tecnologías en sus establecimientos es la evaluación de riesgos.
Esto es fundamental para proteger a los empleados de riesgos innecesarios y se logra en el proceso de diseño del trabajo que será realizado por robots.
Aquí será clave entender las limitaciones físicas y operacionales que tenga cada robot, así como también todas las claves de su uso o, en efecto, de su mala utilización. Una vez que esto se haya determinado, también será necesario que se señale cualquier peligro que pueda surgir de tanto de sus limitaciones como de su uso.
La lógica de esta evaluación previa es eliminar la mayor cantidad de peligros identificados y dejar asentado una serie de controles de seguridad que reduzcan los riesgos a un nivel aceptable.
El segundo paso a seguir es la implementación de políticas de seguridad dentro de la empresa una vez que ya haya pasado la etapa de diseño del trabajo de los brazos robóticos.
Una acción típica en estos casos es la restricción de acceso a lugares determinados de producción donde los trabajadores se puedan encontrar en peligro.
Esto se suele lograr a través de cierres de puertas mecánicos, barreras fijas, dispositivos que detecten la presencia de una persona, escáneres de láser y hasta alfombras de presión.
El objetivo central es reducir la posibilidad de un accidente y que las personas puedan convivir en una planta de producción con los brazos robóticos sin sufrir ningún daño. Como marcamos, en algunas ocasiones basta con mantener al personal alejado del lugar donde se desarrolla la actividad.
De todas formas, estos mecanismos de seguridad no reducen los riesgos a cero, ya que la posibilidad de que se produzca un accidente sigue dependiendo del ser humano. Lo que se intenta conseguir es advertir a un empleado determinado que se encuentra en una zona de potencial peligro que debe alejarse.
Por último, además de la correcta señalización dentro de la empresa para identificar áreas peligrosas, es necesario ofrecer a los empleados una capacitación en seguridad y prevención de riesgos laborales.
Se trata de que el personal adquiera una formación técnica relativa al conocimiento de los peligros y la naturaleza de las actividades que desarrollan los brazos robóticos industriales.
Esto es algo lógico porque se los debe capacitar para poder trabajar de forma segura con las nuevas tecnologías.
También es necesario que los empresarios doten a sus trabajadores de equipos de protección individual como respiradores, guantes, protectores faciales, protección auditiva, cascos y lentes de seguridad.
También será necesario el control que se ejerza para que todo el personal lo use estos equipos, ya que de nada servirán si no son utilizados.
¿Qué tecnologías emergentes están impulsando la transformación de los procesos industriales con robots brazos?
Sin duda el advenimiento de las nuevas tecnologías ha generado un cambio de paradigma en los procesos productivos. Dicho de otro modo, se ha modificado por completo la visión que se tenía de la industria.
Hoy las empresas que no se adaptan e integran las tecnologías emergentes quedan fuera de la competitividad del mercado.
Una de las tecnologías emergentes utilizada con brazos robóticos es la paletización. De esta manera, los brazos robóticos son utilizados para la colocación de la mercadería en pallets.
Por supuesto que logran realizar esta tarea de forma prolija y eficiente.
Esto reafirma que que los procesos industriales e incluso logísticos están en una etapa de plena transición. La paletización es una tarea que históricamente realizaron de forma manual trabajadores humanos.
En otras industrias, como la automotriz, la transformación va aún más allá y se integra en los procesos de soldadura. Con un gran impacto sobre la calidad final del producto, los robots soldadores proveen una mayor eficiencia y velocidad que el personal humano.
La inspección y el control de calidad también cambió de forma trascendental con la implementación de los brazos robóticos.
Por lo general, este es un proceso que se realiza sobre el final de la cadena productiva, pero ahora es posible realizarlo de forma simultánea a la producción, lo cual acelera considerablemente la reparación de errores y fallas.
¿Qué parámetros deben tomarse en cuenta al diseñar y construir brazos robóticos industriales?
A la hora de diseñar y construir un brazo robótico industrial es necesario tomar en cuenta una serie de parámetros importantes que tendrán que ver con el uso posterior que se le dará a la maquinaria.
En primer lugar, será importante llevar a cabo una evaluación de qué tipo de aplicaciones y en qué ámbitos será utilizado el robot.
En este sentido, habrá que tener en cuenta si se busca una total automatización de un proceso industrial determinado o si por el contrario el brazo robótico complementará el trabajo humano.
Por otra parte, será importante determinar el grado de libertad que tendrán los brazos robóticos. Esto es, básicamente, el número de ejes que tenga configurado.
Este parámetro será determinado también por el tipo de tareas que deban realizar los brazos robóticos. Es por eso que insistimos con esta idea de que su diseño y construcción deben estar pensadas en función del uso que se le vaya a dar.
En este punto, entonces, el grado de libertad dependerá del rango de movimiento que se necesite.
Por lo que, si se trata de una operación simple que se realiza de forma directa, con cuatro ejes será suficiente. Pero, si, por el contrario, la operación se debe realizar en un espacio reducido en el que se necesite un alto grado de flexión y torsión y por ende mayor movilidad entonces necesitaremos 6 o 7 ejes.
Otro parámetro que no podemos dejar de mencionar es el del rango de operación que necesitará el brazo robótico. Son aspectos esenciales a la hora de trabajar en el diseño de estos. El rango de operación tiene que ver con la distancia máxima que debe alcanzar el robot.
Por último, también son importantes los frenos que se le adhieren a los brazos robóticos. Se trata de un componente que por lo general se hace presente en todos los ejes. Esto garantiza precisión en el área de trabajo y también una mayor seguridad.
¿Qué plataforma es la más adecuada para empezar a trabajar con brazos robóticos industriales?
A la hora de trabajar con brazos robóticos es necesario utilizar determinadas plataformas y software que colaboren con el correcto funcionamiento de estos.
Una de las herramientas más adecuadas para el trabajo con brazos robóticos es la plataforma adaptativa Prolynk. Esta herramienta permite hacer que los elementos que hay que montar de una estación a otra circulen en la línea de montaje.
Prolynk se diferencia de otras arquitecturas secuenciales de cadenas de producción por el hecho de ser la que posibilita la intercalación de nuevos pasos. Asimismo, a través de esta plataforma se puede modificar el orden y lograr que la línea de producción crezca en función de las necesidades y la demanda.
Se trata de una herramienta imprescindible porque también permite indicarles a los brazos robóticos la tarea que tienen que desempeñar y en qué momento deben hacerlo. Otras funcionalidades tienen que ver también con la gestión del tráfico entre estaciones de producción.
Esta incorporación de plataformas que logren una mayor eficacia en el trabajo de brazos robóticos provee también una mayor seguridad para el personal de planta. De esta manera, se logra facilitar el trabajo mancomunado entre robots y humanos.
¿Cuál es el papel del aprendizaje automático en el ámbito de los brazos robóticos industriales?
En los últimos tiempos hemos visto cómo la tecnología ha cambiado por completo la forma de producir. Además de las innovaciones en materia industrial, también somos contemporáneos a la aparición de la inteligencia artificial y al aprendizaje automático.
Cuanto más desarrollado esté el aprendizaje automático, menor será el límite que tengan las maquinarias en la realización de tareas. Recordemos que este concepto se trata, básicamente, de que las máquinas aprendan por sí solas.
Si se logra complementar la automatización de los procesos con el aprendizaje automático, los robots serán capaces de aumentar su eficacia y podrán adaptarse a nuevos escenarios basados en un volumen cada vez más grande de datos relevantes.
La inspección efectiva y precisa de los productos que entran y salen en una línea de producción y la selección dinámica de elementos son algunas de las tareas que los robots pueden llevar a cabo al utilizar el aprendizaje automático.
