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Los robots colaborativos o cobot y sus beneficios

Una vuelta de tuerca más, una innovación más, un desarrollo más. Los robots colaborativos se extienden en el mercado de la robótica a pasos agigantados. Cada vez se ven más cobots en aplicaciones industriales.

La robótica colaborativa nace por la necesidad de adaptación de las tecnologías existentes al nuevo paradigma del mercado. Actualmente las necesidades industriales se enfocan en avanzar hacia la industria 4.0. Factorías con mayor interconectividad entre los distintos elementos, mayor flexibilidad y adaptabilidad respecto a la demanda en cada momento.

Estos cobots son destacados por su capacidad de actuaci√≥n al lado de un trabajador sin el peligro que conllevar√≠a un robot industrial. Gracias a su dise√Īo y desarrollo un robot colaborativo trabaja mano a mano con operarios humanos. Su instalaci√≥n y operativa en el proceso industrial no requiere del uso de vallas de seguridad, ni de otros sistemas de seguridad a priori (dependiendo de la aplicaci√≥n s√≠ que necesitan).

Pero no solo destacan en ese aspecto, sino tambi√©n por su facilidad de uso e instalaci√≥n, lo que los hace m√°s accesible a medianas o incluso peque√Īas empresas. Adem√°s, la ausencia de vallado de seguridad y su forma compacta hacen de estos robots una herramienta ideal para lugares reducidos. Ahorrando espacio por ejemplo en el manipulado de piezas entre el resto de maquinaria de la planta.

Por otra parte, los robots colaborativos tienen desventajas para ciertas aplicaciones industriales en comparaci√≥n a los robots industriales a los que est√°bamos acostumbrados. La velocidad de movimiento de los robots colaborativos es mucho m√°s reducida por lo tanto no est√°n enfocados a trabajar en procesos con tiempos de ciclo muy ajustados. A tener en cuenta tambi√©n su capacidad de carga y fuerza a la hora de trabajar. Muchos cobots no est√°n dise√Īados para realizar cargas pesadas ni manipular grandes objetos. Aunque actualmente se han desarrollado ciertos avances en estos temas, lo cuales comentaremos en un apartado m√°s adelante.

Los principales beneficios de la robótica colaborativa.

Reducir costes productivos:

  • R√°pida implementaci√≥n
  • Flexibilidad
  • Ahorro de espacio sin p√©rdida de la seguridad
  • Retorno r√°pido de la inversi√≥n

Mejorar la calidad de los puestos de trabajo:

  • Colaboraci√≥n en trabajos repetitivos
  • Herramienta para tareas ergon√≥micamente perjudiciales
  • Incrementar la Seguridad en espacios compartidos

Comparativa entre robot colaborativo e industrial: beneficios y desventajas.

Beneficios: robótica colaborativa vs industrial

Robot industrial Robot colaborativo
Instalación más fija Mayor facilidad de relocalización
Sin interacción humana Con interacción frecuente
Separación del espacio Espacio compartido
Programación compleja Programación más intuitiva
Vallado completo obligatorio Seguridad definida por la aplicación

Desventajas: robótica colaborativa vs industrial

Robot industrial Robot colaborativo
Alta velocidad (2.3 m/s – 4 m/s) Velocidad colaborativa de 0.5 m/s aprox (1 m/s m√°ximo)
Gran fuerza y capacidad de mover grandes pesos (6 a 700 kg) Puede mover m√°ximo 10 – 14 kg
Dise√Īo seg√ļn alcance necesario Alcance m√°ximo de 1300 mm

No olvidar la seguridad aunque sean colaborativos

Estos peque√Īos robots industriales logran su faceta colaborativa gracias a sensores integrados. As√≠ son capaces de detectar se√Īales exteriores y generar una respuesta aut√≥noma para ser seguros. Pero hay que tener en cuenta ciertos aspectos antes de instalarlos, aunque est√©n dise√Īados expresamente para trabajar de la mano con un humano.

Hay que estudiar su aplicación y distintos factores relativos al proceso a automatizar. Un robot colaborativo sigue siendo una herramienta industrial que ejerce una gran fuerza a velocidades considerables. Por esa razón, si por ejemplo manipula objetos punzantes o que corten, puede seguir siendo peligroso. Aunque cada vez más se están implementando nuevas tecnologías y hay una gran actividad en investigación para lograr avances en este aspecto. Se debe monitorizar y controlar la fuerza y la potencia ejercidas en todo momento por el robot para detenerse antes de rebasar los límites establecidos. Además, muchos procesos o aplicaciones requieren de  otras tecnologías y sensores que complementen los sensores del cobot y delimiten áreas o zonas donde el trabajo no es colaborativo.

En tal caso el asesoramiento del instalador de robótica es muy importante. El cliente definirá el proceso e informará al mismo. Una vez el integrador recopile la información necesaria, realizará un estudio para implementar la mejor solución posible, evaluando riesgos, definiendo el nivel de colaboración y zonas de trabajo.

La robótica colaborativa es un avance natural a la robótica industrial que conocíamos hasta hora. Y es una opción muy válida a tener en cuenta para la automatización de procesos, dado los beneficios que aporta. Eso sí, siempre atendiendo a la seguridad como factor clave para integrar esta tecnología en nuestra fabrica. En relación, la normativa en seguridad UNE-EN-ISO 10218-1 y UNE-EN-ISO 10218-2 deben aplicarse, además de otras especificaciones técnicas recopiladas en ISO/TS 15066:2016.

Principales fabricantes y sus  robots colaborativos

OMRON. Robot TM

Omron entra en el mercado de los cobots con sus robots TM series. Unos robots sencillos de configurar y una de las opciones más seguras del mercado. Con todos sus modelos consigue adaptarse a las necesidades de cada fabrica y proceso productivo. Omron da un paso adelante hacia un entorno de fabricación inteligente y colaborativo entre humanos y máquinas.

Las ventajas a destacar de los robots colaborativos de Omron son :

  • Todos los modelos cuentan con c√°mara de visi√≥n artificial integrada de la propia marca.
  • Ese hecho facilita y agiliza su configuraci√≥n.
  • Integraci√≥n en AGV o sistema de transporte y ajuste autom√°tico a punto cero.
  • Versalitidad de integraci√≥n en distintos procesos y fabricaci√≥n.
  • Tiempos de puesta en marcha reducidos.

Los cobots de Universal Robot est√°n articulados por seis ejes, siendo estos los siguientes modelos:

  • UR3 que puede manejar cargas de hasta 3 kg y con un radio de trabajo de 50 cm
  • UR5 para manejar cargas como m√°ximo de 5 kg en un radio de 85 cm
  • UR10 opera con cargas m√°ximas de 10 kg en un radio de 130 cm con una velocidad t√≠pica de TCP de 1 m/s, precisi√≥n en la repetibilidad de los movimientos de +- 0,05 mm con carga.

Omron TM robot colaborativo

Universal Robot

Universal Robot una de las empresas de rob√≥tica que m√°s se ha expandido a nivel mundial en los √ļltimos a√Īos. Han revolucionado el mercado con un brazo rob√≥tico flexible y ligero.

Con su oferta de peque√Īos robot colaborativos ha conseguido crear una herramienta amigable y accesible para trabajar al lado de operarios humanos en la industria.

Los cobots de Omron están articulados por seis ejes, siendo estos los siguientes modelos:

  • TM 5 – 700. Alcance de 700mm, carga m√°xima de 6 kg y velocidad de 1.1m/s
  • TM5 – 900. Alcance de 900 mm, carga m√°xima de 4 Kg y velocidad m√°xima de 1.4 m/s
  • TM12 con un alcance de 1300 mm, carga de 12 kg y velocidad m√°xima de 1.3 m/s
  • TM14. Cobot con 1100 mm de alcance m√°ximo, 14 kg de carga y velocidad de 1.1m/s

La √ļltima novedad en cuesti√≥n de robot como tal ha sido la e-series (UR3e, UR5e, UR10e). Visiblemente iguales que sus antecesores pero con mejoras en cuanto a la facilidad de uso.

La nueva e-Series incluye avances tecnol√≥gicos que permiten un desarrollo m√°s r√°pido para una variedad m√°s amplia de aplicaciones, adem√°s ofrece una programaci√≥n incluso a√ļn m√°s sencilla y cumple con los √ļltimos est√°ndares de seguridad ISO.

  • Interfaz de usuario m√°s intuitiva simplifica la programaci√≥n
  • 17 funciones de seguridad adem√°s de poder personalizar el tiempo y la distancia de parda.
  • Cambio de articulaciones se pueden reemplazar en 2 a 6 minutos
  • Cambio de herramienta m√°s sencillo debido a su comunicaci√≥n con la articulaci√≥n de mu√Īeca.
  • Adaptaci√≥n y cumplimiento con todas las normas EN ISO 13849-1 y EN iSO 10218-1

Marcas de robots colaborativos y ejemplos

KUKA

El LBR iiwa robot colaborativo de KUKA disponible en dos versiones con capacidades de 7 y 14 Kg y un alcance de 800 a 820 mm. De entre las características de esta tecnología colaborativa cabe destacar.

  • Capacidad de aprendizaje: el robot es capaz de memorizar trayectorias y coordenadas al mostrarle la posici√≥n deseada
  • Sensitivo: el LBR iiwa, con sus sensores de esfuerzo articulados, regula la fuerza para adecuarse al tipo de pieza. Detecta contornos y la posici√≥n correcta de montaje sin dejar marcas en los componentes m√°s sensibles.
  • Siete ejes: otorgan mayor flexibilidad y libertad de movimientos en comparaci√≥n con los de seis ejes.

Por otra lado, el KMR iiwa (KUKA Mobile Robotics) surge de la combinación del robot colaborativo LBR iiwa y una plataforma móvil. Dicha unidad dota de flexibilidad a la célula  y autonomía para poder desplazarla a distintas localizaciones de la planta y utilizarla en distintos procesos. Para ello dispone de ruedas Mecanum, desarrolladas para un movimiento en cualquier dirección partiendo de cero. Además los escáneres ambientales y sensores de ultrasonido que permiten detectar y evitar obstáculos. Por otro lado, tanto robot como plataforma operan con el controlador KUKa sunrise. Y la autonomía del sistema colaborativo se logra gracias baterías Li-ion, evitándose el uso de cables.

Cobot - LBR iiwa series - KUKA AG

Bosch Rexroth

El primer robot colaborativo desarrollado por Bosch. La tecnología utilizada es un recubrimiento de cuero que convierte a un robot industrial en un robot colaborativo con grandes prestaciones y máxima seguridad. El cuero es una piel táctil y sensible que detecta impactos. Los 118 sensores que contiene la piel detectan fuerzas y envían un feedbak inmediato al controlador. De esta manera el robot es capaz de detectar personas cuando están muy cerca y detenerse antes de llegar a tocarlos.

El sistema APAS integra cámaras 2D o 3D para el reconocimiento de objetos y una adecuada funcionalidad ante la aplicación a realizar.

Por supuesto, el robot viene con una consola de programaci√≥n que es f√°cil de usar e interface amigable. Este tipo de consola ahora es muy com√ļn en la industria del robot colaborativo. El robot tambi√©n se puede mover y reprogramar en unos segundos utilizando la gu√≠a manual.

La tecnolog√≠a de Bosch cuenta con tres dispositivos. Por un lado el APAS assistant inline: robot cinem√°tico sin valla de seguridad dise√Īado para la colaboraci√≥n humano-robot en la industria 4.0. Est√° dise√Īado principalmente para integradores de sistemas e ingenier√≠as, que desean ampliar su alcance de soluciones a trav√©s de la rob√≥tica colaborativa sin tener que renunciar al entorno de construcci√≥n y programaci√≥n de siempre. Por otra parte, encontramos el APAS inspector: un kit de construcci√≥n integral de hardware y software para la realizaci√≥n de soluciones individuales en inspecci√≥n visual y control de calidad. Ya sea que se utilicen como sistema completo o se integren en m√°quinas y l√≠neas existentes, las tecnolog√≠as innovadoras y los m√©todos de im√°genes en 3D garantizan resultados confiables, incluso en entornos de producci√≥n dif√≠ciles.

Y finamente el conjunto de las dos tecnologías anteriores, el APAS assistant mobile: el asistente móvil APAS es un robot colaborativo, flexible y móvil para la industria del futuro. Se puede usar independientemente de la ubicación y se puede adaptar a diferentes tareas.

Bosch Rexroth APAS Assist colaborativo

FANUC

La excepción de los colaborativos si se trata de cargas máximas y distancias operativas. El CR-35iA de Fanuc funciona con cargas de hasta 35 kg y un alcance superior a 1800 mm. Pero su peso de casi una tonelada le resta flexibilidad y movilidad, por tanto no es adecuado para cambios frecuentes en su ubicación.

Dentro del √°rea de trabajo del robot se podr√°n definir zonas de seguridad con diferentes niveles de seguridad utilizando el software y hardware DCS (Dual Check Safety). Tambi√©n cuenta con las funciones¬†‚ÄúContact Stop‚ÄĚ y¬†‚ÄúPush to Escape‚ÄĚ, est√° ultima permite que el robot colaborativo sea empujado por el operario en cualquier direcci√≥n.

Otros modelos de la marca son el CR-4Ai y el CR-7Ai. Robots colaborativos mucho m√°s compactos que el anterior, obteniendo por ello la ventaja de ser m√°s flexibles en su colocaci√≥n y ocupar menor espacio. ¬†Pero perdiendo en factor fuerza, lo que los destina a trabajos con piezas m√°s peque√Īas.

Y por ultimo para completar el abanico de posibilidades, Fanuc pone en el mercado el CR-15iA. La versi√≥n media entre los peque√Īos robots colaborativos mencionados con anterioridad y el¬†CR-35iA. Un cobot de seis ejes capaz de actuar con cargas de 15 kg y en un rango de 1441 mm.

FANUC nuevo robot colaborativo CRX-10iA

ABB

Yumi, tecnolog√≠a de colaboraci√≥n hombre-m√°quina desarrollada por ABB. Se trata de un robot con dos brazos y manos flexibles especialmente dise√Īado para el ensamblaje de piezas peque√Īas. Manos servocontroladas que incluyen c√°mara de visi√≥n y dos vacuostatos. El dise√Īo y la composici√≥n de los brazos los hace ligeros y seguros, paran en mil√©simas de segundo antes de golpear al operario. Asimismo est√° acolchado y pensado para no tener ninguna posibilidad de pinzamiento. Otro factor es la programaci√≥n sin necesidad de c√≥digo. El robot colaborativo de ABB tambi√©n tiene capacidad de aprendizaje, gui√°ndolo de manera manual para mostrarle la trayectoria a seguir.

Su rango de trabajo es de 559 mm y su capacidad de carga es de 0.5 kg en cada brazo. Especialmente √ļtil en el manipulado, montaje y ensamblaje de componentes peque√Īos y productos 3C, electr√≥nica, juguetes, relojes‚Ķ¬† todo ello de forma colaborativa dejando al operario trabajar cerca de el en otras operaciones menos tediosas o m√°s complicadas.

La novedad en cobots para 2018 de ABB es un nuevo miembro de la familia YUMI. Esta vez un robot colaborativo de un solo brazo articulado. La versi√≥n ‚Äúsingle arm‚ÄĚ de YUMI cuenta con caracter√≠sticas similares a la versi√≥n anterior de doble brazo. El IRB 14050 Single-arm YuMi es un robot colaborativo de seis ejes con una capacidad de carga de 500 gr. Este robot compacto est√° especialmente dise√Īado para¬† el montaje de piezas peque√Īas.

YuMi : robot colaborativo de ABB

Instaladores de las principales marcas de robot colaborativo

En movicontrol somos instaladores de robótica en procesos y líneas de diferentes sectores productivos. Con experiencia en programación e integración de las principales marcas de robótica industrial y robots colaborativos. Estudiamos su proceso e implementamos la mejor solución atendiendo a la seguridad necesaria y cumpliendo normativa.

Como ingenier√≠a mecatr√≥nica somos especialistas en el desarrollo integral de tecnolog√≠a de automatizaci√≥n y rob√≥tica a medida para m√ļltiples sectores.¬†A destacar nuestra madurez en proyectos para la industria del autom√≥vil, el pl√°stico, los electrodom√©sticos, la electr√≥nica y la iluminaci√≥n.