¿Qué es la robótica industrial?

Son todos los mecanismos complejos que permiten automatizar tareas en un entorno industrial. Esto incluye desde brazos robóticos, apiladoras, sistemas de 3 ejes, autómatas, etc. Tienen la característica que deben ser controlados por señales externas y sus movimientos programados antes de poder realizar las tareas asignadas. Estas señales pueden ser desde una señal de comenzar tarea dada por un PLC hasta las coordenadas de movimiento transmitidas por un sistema de visión artificial para la realización de la siguiente tarea.

Tipos de robótica industrial y sus diferencias

Los dos tipos de robótica industrial son los robots tradicionales y los robots colaborativos. En los últimos años se esta definiendo y diferenciando un nuevo tipo de robot industrial. Son los robots adaptativos o inteligentes.

  • La principal característica de los robots tradicionales es su necesidad de tener barreras físicas para su uso de forma segura.
  • En el caso de los robots colaborativos la característica más representativa es su diseño preparado para poder trabajar en colaboración con el operario humano, sin necesidad de barreras físicas. Una consecuencia negativa para mantener esta forma de funcionamiento es la menor velocidad y carga nominal de la robótica colaborativa respecto a la robótica tradicional.
  • La robótica adaptativa o inteligente es una evolución de ambos tipos. Puede tener las virtudes y desventajas de ambos tipos. Tanto un robot tradicional como un robot colaborativo pueden transformarse en un robot adaptativo o inteligente. La principal característica es su capacidad para reaccionar ante el entorno y adaptar sus movimientos a la tarea concreta que esta realizando. Esto es posible gracias a una capa de sensórica que dota de “sentidos” al robot y sistemas de Deep learning o aprendizaje automático que gestiona la información recibida y controla los movimientos del robot adaptativo o inteligente.

Deep learning y redes neuronales en la robótica

La aportación de datos por parte de un sistema de sensores a un robot no aporta por si mismo inteligencia o adaptabilidad al entorno y a la tarea que está realizando. Esos datos deben ser procesados y tratados para poder definir las acciones adecuadas que debe realizar el robot adaptativo o inteligente. Este tratamiento de datos dependiendo de su complejidad puede realizarse mediante software tradicional o por sistemas de Deep learning y redes neuronales. El Deep learning es empleado en aquellos sistemas dónde la toma de decisiones basadas en datos de sensores es muy compleja.

Diseño de garras y útiles para robótica

Una parte muy importante de los sistemas de robótica industrial es la forma de interactuación con el producto o proceso. El diseño de garras y útiles es tan importante como la programación y comunicación del robot. Estos sistemas deben garantizar que el robot industrial no daña el producto y que realizan correctamente su tarea en un proceso industrial. En ocasiones este diseño puede ser muy complejo, ya sea por la forma del producto a manipular o por la complejidad del proceso.

Aplicaciones, beneficios y ventajas de la robótica adaptativa o inteligente

Las aplicaciones de la robótica industrial son bien conocidas y abarcan temas como:

  • Montajes
  • Carga y descarga de máquinas. Pick and Place
  • Empaquetado y paletizado
  • Transporte de piezas, extracción de piezas
  • Cortes, rectificado y pulido
  • Procesos de pintado
  • Aplicación de adhesivos y sellantes
  • Soldadura
  • Medición y control de calidad

Sin embargo, los procesos más complejos debido a su variabilidad no son automatizados. La creación de programas casi a diario por nuevas variantes o la imposibilidad de garantizar cotas hace que la industrialización mediante robótica tradicional o colaborativa no sea posible o no sea rentable. Para estos casos la robótica adaptativa o inteligente ofrece una solución. Su principal ventaja es la adaptación al entorno de trabajo. En vez de trabajar con coordenadas de movimiento o tareas prefijadas, trabaja con puntos flotantes. Estos puntos son definidos en cada caso por los sensores conectamos a la instalación. Los sensores suministran la información que la unidad de control emplea para definir los puntos flotantes. Esta adaptación al entorno es mayor o menor dependiendo de la capacidad de procesamiento de la unidad de control y de la resolución y calidad de los datos aportados por los sensores.

En este Proyecto realizado por ATRIA, podéis conocer un sistema de robótica adaptativa en el que gracias a una cámara de visión, el sistema es capaz de procesar y seleccionar el punto en el que debe conectar la batería, sin ningún tipo de cota fija . Otra ventaja de la robótica adaptativa es que puede aplicarse a instalaciones colaborativas o tradicionales preexistentes con un nivel de inversión menor. Esto es debido a que el hardware puede aprovecharse por completo en la nueva instalación. Por último, otra ventaja de la robótica adaptativa o inteligente es su flexibilidad. Si el entorno o los procesos cambian el sistema es capaz de adaptarse sin una inversión económica. Modificaciones a nivel de software o actualizaciones de sensores pueden ser suficiente para que la instalación e robótica adaptativa o inteligente funcione correctamente.

En este otro Proyecto y también gracias a un sistema de robótica adaptativa, el robot es capaz de decidir cómo tiene que tomar la pieza, ya que se reciben en caótico, y cómo deben colocarse en la caja.

Pasos para realizar un Proyecto de robótica

Los pasos más habituales que deberíamos seguir en todo proceso de automatización en el que esté implicado un robot industrial son:

  1. Definición de requisitos: En este paso se definen las tareas que deberá realizar el robot industrial junto con las características que debe cumplir. Una buena definición de requisitos puede ahorrar mucho trabajo posterior y dinero de desarrollo en los pasos siguientes.
  2. Selección de hardware y software: Debe basarse en los datos obtenidos en el paso anterior y en la experiencia del equipo de trabajo. En este paso se define que tipo de sistema robótico es el más adecuado, un robot tradicional, un robot colaborativo o un robot adaptativo/inteligente.
  3. Diseño de la instalación empleando para ello todos los datos definidos y validados por cliente de los dos pasos anteriores. En el diseño hay que definir las distintas fases y partes del proceso, así como los flujos de tareas y relaciones entre los distintos elementos.
  4. Validación de los puntos más críticos detectados durante la fase de diseño. Para ello pueden realizarse prototipos y construcciones parciales de la instalación. Este paso es muy importante en casos de robótica adaptativa o inteligente. También en aquellas instalaciones dónde la variabilidad de piezas o procesos sea muy alta.
  5. Industrialización de la instalación diseñada y validada. En este paso es muy importante definir las pruebas o test que van a servir para validar la instalación.

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