Ventajas del robot industrial

Los robots industriales son brazos mecánicos dotados de sensores y controladores. Se clasifican en seis categorías distintas en función de la configuración de sus brazos: cartesianos, polares, cilíndricos, SCARA y Delta: Cartesianos, Polares, Cilíndricos, SCARA y Delta.Muchas empresas manufactureras están recurriendo a los robots como alternativa económica y de ahorro de tiempo para tareas peligrosas y mundanas que requerirían mano de obra humana. Pero, ¿qué hay que tener en cuenta antes de invertir en uno?

Coste

La compra e instalación de un robot industrial puede resultar costosa en un principio; sin embargo, el ahorro que supone a largo plazo para los fabricantes puede ser considerable, ya que reduce los costes de mano de obra, disminuye la producción de residuos y mejora la calidad del producto. Además, los robots industriales pueden acceder a entornos peligrosos o complejos a los que los humanos simplemente no pueden llegar, lo que permite a las empresas aumentar la producción sin incrementar los gastos generales.

El coste de los robots industriales depende en gran medida de su aplicación; es probable que los robots de soldadura incurran en gastos más elevados que los robots de ensamblaje; no obstante, el coste medio de compra ronda los 1.250.000 PTT. Aparte de los costes iniciales de compra, las empresas también incurren en gastos de ingeniería de sistemas, operaciones y mantenimiento, que podrían alcanzar los $10.000 anuales.

Los robots de fabricación suelen necesitar accesorios adicionales para realizar determinadas tareas, como pinzas de vacío y cortadoras, que pueden acumularse con el tiempo cuando se utilizan en entornos difíciles. Por tanto, es fundamental tener en cuenta costes adicionales como estos a la hora de calcular el coste total de propiedad (TCO) de los robots industriales.

Los costes de los robots industriales también pueden aumentar por su limitada flexibilidad, ya que la mayoría están diseñados para una tarea específica y cambiar su programación puede ser costoso y llevar mucho tiempo; en casos extremos, puede incluso ser necesario rediseñar completamente las líneas de producción.

A medida que las aplicaciones robóticas se han ido extendiendo en los últimos años, ARK estima que el coste total de propiedad (TCO) de un robot industrial disminuirá sustancialmente con el tiempo; para 2025, el coste probablemente se situará por debajo de $11.000, mucho menos que la predicción de Boston Consulting Group de alrededor de $24.000 por robot.

Los robots industriales suelen costar bastante menos que los trabajadores humanos y, con el tiempo, pueden ahorrar a las empresas importantes sumas de dinero al eliminar la necesidad de empleados y liberar tiempo para otras tareas. Además, los robots trabajan más rápido que sus homólogos humanos y producen más productos con mayor rapidez.

Eficacia

Los robots industriales ofrecen a las empresas una forma eficaz de realizar las tareas. Al aumentar la eficiencia de la producción y reducir los costes operativos, los sistemas robóticos permiten a las empresas aumentar sus beneficios con esta tecnología de inversión. Además, su fiabilidad proporciona una mayor precisión de los datos necesarios para identificar ineficiencias en los procesos y mejorarlos; sin embargo, a diferencia de los humanos, los robots no experimentan fatiga como los trabajadores humanos y pueden mantener su velocidad de producción incluso durante la noche.

Los robots industriales ofrecen muchas ventajas cuando se despliegan en espacios reducidos. Al liberar espacio que de otro modo se utilizaría para el movimiento del personal, su versatilidad permite condensar múltiples funciones en menos máquinas, lo que ahorra espacio y dinero, mientras que su facilidad de programación hace que los robots industriales sean más versátiles que los empleados humanos.

Un sistema robótico de alto rendimiento puede adaptarse para trabajar con seguridad en entornos difíciles o peligrosos. Los robots programables pueden ayudar a evitar situaciones peligrosas y accidentes en el lugar de trabajo; además, trabajan con mayor rapidez y eficacia que los humanos, lo que resulta ideal para trabajos peligrosos que entrañan riesgos. Por otra parte, los robots industriales aumentan la productividad en las plantas de fabricación al eliminar los errores humanos, lo que significa que las empresas recuperan los costes de inversión en los dos años siguientes a la compra de robots industriales.

Pero hay ciertas consideraciones importantes que las empresas deben tener en cuenta a la hora de seleccionar un robot industrial. La primera y más importante es el coste de mantenimiento y reparaciones; la segunda es el número de operarios necesarios; esto permitirá a las empresas determinar cuánto trabajo puede completarse en un periodo determinado.

La precisión y la repetibilidad de los robots industriales también deben tenerse muy en cuenta. La precisión depende de la exactitud con que estén calibrados sus sensores, mientras que los efectores finales deben coincidir con los objetos que se manipulan para lograr una experiencia ideal. La norma ISO 9283 puede ayudar a medir la precisión y la repetibilidad de forma exacta y coherente.

Las empresas deben plantearse gastar dinero en actualizaciones de software y hardware para mejorar el rendimiento de sus robots, como calibración, ajustes del programa de mantenimiento o accesorios para ampliar la funcionalidad.

Seguridad

Un robot industrial puede ser un activo inestimable para los empresarios que buscan reducir los riesgos y peligros en el lugar de trabajo. Su versatilidad les permite trabajar en entornos peligrosos que serían inaccesibles o poco prácticos para los humanos, realizando tareas precisas y arduas que requieren precisión y resistencia. Los robots industriales también reducen los riesgos de lesiones por esfuerzo repetitivo y aumentan la productividad, al tiempo que ayudan a reducir los costes de los empleados al eliminar por completo los salarios, las primas de seguros médicos y los gastos de tiempo libre remunerado, lo que convierte a los robots industriales en una opción atractiva para muchas empresas de fabricación.

Sin embargo, la seguridad sigue siendo una de las principales preocupaciones de los sistemas robóticos. Las organizaciones deben tomar todas las medidas necesarias para proteger a sus empleados cuando instalen y utilicen robots; entre ellas, cumplir todas las normas de seguridad laboral aplicables e incluirlas en los procesos de evaluación de riesgos.

Los incidentes de seguridad suelen deberse a errores humanos, errores de control, accesos no autorizados, fallos mecánicos y averías del sistema de alimentación. También suelen deberse a una formación o concienciación inadecuadas sobre la mejor forma de colaborar con los robots.

Un sistema eficaz de seguridad de robots industriales consiste en barreras físicas, señales de advertencia y marcas en el suelo que separen la zona de trabajo de los robots. Además, debe incluir un mecanismo que permita la desconexión manual en caso de mal funcionamiento del robot; por otra parte, incluirá requisitos de código de acceso para activarlos e impedir que funcionen en entornos peligrosos.

Un programa eficaz de seguridad de robots industriales también debe incluir el mantenimiento predictivo, que implica la realización de inspecciones periódicas para detectar cualquier problema potencial antes de que se convierta en uno grave. El mantenimiento predictivo es mucho más barato y oportuno que las reparaciones o reconstrucciones importantes, y reducirá significativamente el tiempo de inactividad por problemas mecánicos inesperados.

Los procedimientos de bloqueo y etiquetado también deben utilizarse al conectar los robots a las fuentes de energía, lo que garantizará una desconexión segura cuando sea necesario realizar tareas de mantenimiento o reparaciones. Todos los equipos eléctricos, incluidos los robots, contienen energía peligrosa que podría provocar accidentes si se desconectan incorrectamente de su fuente de energía.

Precisión

Un robot industrial puede utilizarse para una amplia gama de tareas. Algunas, como el lijado y el desbarbado, requieren precisión para garantizar un producto sin restos ni impurezas en su destino final. Los robots industriales, que suelen trabajar en grandes superficies con herramientas giratorias, deben seguir con precisión trayectorias preprogramadas sin desviarse.

La precisión en el funcionamiento de un robot depende de la configuración del brazo, el tipo de material que se procesa y las condiciones de funcionamiento. Existen varias formas de aumentar la precisión de las operaciones robóticas: el uso de sensores de alta precisión o la corrección en línea de la trayectoria pueden aumentar la precisión hasta en un 50% y la velocidad en el mismo porcentaje.

Un método eficaz para aumentar la precisión del robot es utilizar encóderes angulares de alta precisión o encóderes giratorios en cada eje. Estos sensores proporcionan representaciones más precisas de dónde se encuentra cada eje del robot que las representaciones de enteros escalados o de punto flotante, compensando las holguras y las variaciones de temperatura a la vez que ofrecen datos de seguimiento más precisos.

Una forma de aumentar la precisión de un sistema robótico es utilizar un modelo de cuerpo rígido para simular los movimientos de su efector final (EE). Puede medir o calcular su rigidez directamente, o utilizar puntos en el espacio cartesiano como medidas de dicha rigidez. Aunque este método requiere muchos cálculos, proporciona resultados realistas.

Un enfoque alternativo para mejorar la precisión del robot consiste en emplear un sensor visual 3D basado en la postura y un algoritmo de seguimiento de trayectorias en tiempo real. Esta técnica mejora el posicionamiento estático de EE a menos de 0,05 mm y el seguimiento dinámico de trayectorias hasta velocidades de soldadura con un error de solo 0,02 grados, lo que cumple los estándares industriales de precisión en diversas aplicaciones que también implican bordes.

Una cuarta forma de mejorar la precisión de un robot consiste en emplear un modelo de articulación virtual y un solucionador de dinámica multicuerpo. El modelo puede predecir las rotaciones de los ejes y los niveles de rigidez de los componentes clave de un robot, como los motores de accionamiento y las estructuras de transmisión.