Durante mucho tiempo se ha estudiado, investigado, y presentado soluciones para que los robots industriales utilizados en aplicaciones como ensamblaje y empaquetado cuenten con uno de los componentes más importantes para el desarrollo de esta actividad y es justamente la velocidad y precisión.

Como ya sabemos los sistemas robóticos utilizan etiquetas RFID (identificación por radiofrecuencia)  que básicamente permiten al brazo robótico identificar los productos

Se han llevado a cabo varias pruebas de investigaciones donde se han usado  etiquetas RFID para procesos de localización y logran tener más velocidad pero se pierde precisión.

El Instituto de Tecnología de Massachusetts informa que una investigación realizada por el MIT Media Lab ha desarrollado un sistema llamado TurboTrack que permite a los robots industriales en los procesos fabricación  localizar los productos etiquetados y en movimiento con mayor velocidad, precisión y versatilidad en líneas productivas de ensamblaje y empaquetado.

Este sistema a funciona colocando una etiqueta RFID (identificación por radiofrecuencia) en el producto esta envía una señal inalámbrica mediante un lector que muestra la etiqueta RFID. Un algoritmo examina la señal para encontrar la respuesta de la etiqueta RFID y finalmente se realizan cálculos para optimizar la precisión de la localización

Para los investigadores el reto consistía en poder desarrollar un sistema que proporcionará al mismo tiempo velocidad y precisión sin sacrificar ninguna.  El  equipo toma como base la técnica de “imágenes de super resolución” este método se aplica a las frecuencias de radio, demostrando así, que de un objeto en movimiento se pueden obtener diferentes vistas para ser localizado y usar cada percepción alcanzada para lograr mejor precisión.

Encontramos dos factores que son beneficiosos en este sistema.

Al usar señales de radio frecuencia se pueden reconocer los objetos sin ser visualizados por computadora, incluso pueden ser localizados a través de las paredes y en medio de un  desorden.

Se demuestra que los objetos etiquetados pueden ser localizados en un promedio de 7.5 milisegundos, y con un error de menos de un centímetro.

El equipo de investigadores también desarrollo un algoritmo para fructificar el movimiento llamado «súper resolución de espacio-tiempo».  Este algoritmo combina valoraciones de ubicación para todas las señales de rebote, el ángulo de la señal se altera y el algoritmo puede usar esos cambios para obtener la ubicación de la etiqueta que está en movimiento accediendo una continua comparación de medición tanto de la  distancia como de las diferentes señales que permiten localizar en segundos la etiqueta en un espacio tridimensional.

Dice Fadel Adib, profesor asistente e investigador principal en el MIT. Media Lab, y director fundador del Grupo de Investigación Signal Kinetics. “La idea de alto nivel es que, al combinar estas medidas en el tiempo y en el espacio, se obtiene una mejor reconstrucción de la posición de la etiqueta».

Un informe sobre la industria del mercado global de robots de paletización se ve reflejado un aumento de demanda gracias a los desarrollos tecnológicos en el tema de seguridad para el operario y optimización en los procesos de paletización. Se pronostica que el mercado crecerá El una tasa compuesta anual de casi el 14%.

Desde hace un tiempo las compañías han considerado el sistema de automatización del paletizado a través de robots, como una solución óptima para las tareas donde se manipulan productos pesados y se coloca en pallets; realizando esta actividad de manera repetitiva garantizando mayor eficiencia y mayor productividad. Las compañías más beneficiadas son las que tiene un entorno de trabajo con un nivel muy agresivo, peligroso y contaminado.

Entre algunas ventajas que proporciona el robot paletizador actual se encuentra.

Sensores de movimiento con la capacidad de detectar al operario u objetos y así, frenar automáticamente la operación y evitando colisionar. Están equipados con frenos y ejes de seguridad en caso de que se deban interrumpir las operaciones. Esta característica evita los movimientos imprevistos mientras se realiza el mantenimiento o la reposición de bandejas de carga.

Los robots paletizadores pueden alcanzar altas velocidades mediante el proceso. El avance en estos años hace posible  que recopile y analice datos de velocidad, mantenimiento, fallas, interrupciones etc. Incluso posee la habilidad de retroalimentación de dos vías ya que está conectado a la red del área de producción mediante enrutadores de red privada virtual (VPN); de esta manera se obtienen los datos de interfaz de humano a máquina (HMI). El acceso remoto al robot paletizador permite solucionar fallas y llevar a cabo el mantenimiento. Este sistema de automatización robótica llegan alcanzar altas velocidades dependiendo de las líneas de producción y el espacio disponible. Proporcionando un retorno de la inversión en menos tiempo y aumentado la productividad.

Actualmente los robots paletizadores tienen una interfaz sencilla que permite que se configure en tiempo real cambios en la producción como modificar y adicionar los esquemas de paletizado libremente. Permitiendo un amento de flexibilidad del sistema.

De acuerdo a las anteriores ventajas y a las investigaciones realizadas por especialistas del mercado de robots paletizadores la tasa de crecimiento interanual para 2018 se estima en 8.70%. La mayor demanda la generan los sectores de la industria de alimentos y bebidas, industria farmacéutica, industria de electrónica y semiconductores. Donde el sector de alimentos y bebidas el año anterior obtuvo una mayor intervención representando más del 57% de las acciones.

China ha sido uno de los más grandes mercados a nivel mundial de robótica industrial, También es un  país conocido por sus capacidades de producción; actualmente el crecimiento en la industria robótica lo han concedido a su desarrollo, capital y gobierno que espera a tener 950,300 robots industriales operativos para 2020.

Un análisis realizado por la  Federación Internacional de Robótica muestra que Corea del Sur presenta una alta concentración de robots industriales utilizando 631 robots por cada 10.000 operarios. Japón representa como líder la industria de fabricación de automóviles donde se  implementa 300 robots por cada 10,000 empleados. China aprecio un crecimiento en la tasa de densidad de robots de 25 robots por cada 10.000 trabajadores en 2013 a 68 en 2016. Sin embargo, está por debajo del promedio mundial.

El gobierno Chino planteó objetivos para impulsar a las empresas a que realicen automatizaciones apoyadas en robótica mediante programas e incentivos para así, promover el desarrollo y  la innovación a través de subsidios a los fabricantes de robots y empresas de automatización, préstamos a bajo interés, desgravaciones fiscales e incentivos para el alquiler de tierras; entre los sectores de la industria como la fabricación de automóviles, electrónica, electrodomésticos y logística.

Desde hace algún tiempo las más importantes industrias verticales se han animado a incorporar soluciones integrales de automatización robótica dirigidas al desarrollo de sus procesos con el fin de alcanzar productividad.

China busca posicionarse en el mercado global entre los 10 países con mayor automatización para el 2020. En la venta de robótica, lo cual hace que China tenga una  densidad de robots de 150 unidades por cada 10.000 trabajadores, lo que representa el 40% del total mundial. En 2016 adquirió 66,000 robots industriales que son la cuarta parte de todos los modelos vendidos en todo el mundo en ese año. Cada robot industrial comprado es actualmente capaz de realizar el trabajo de 15 trabajadores a tiempo completo, lo que significa que China ha automatizado efectivamente un millón de trabajos humanos en la actualidad. Sin duda alguna, con la rápida automatización, nuevos avances y el apoyo del Gobierno. Permitirán que China pueda posicionarse.

Este año la Federación Internacional de Robótica (IFR), presento un adelanto de lo que será el World Robotics Report 2018 sobre las ventas mundiales de robots industriales donde obtuvieron un nuevo récord en 2017 con 380.550 unidades. Esta cifra representa un aumento del 29% respecto al año anterior (2016: 294.300 unidades). China registró el mayor crecimiento con un 58% en comparación con el año anterior.

Como vemos el mercado mundial de robótica industrial continúa avanzando a una gran velocidad, las nuevas tecnologías con soluciones integrales y la colaboración gubernamental son clave para el desarrollo y para el posicionamiento sólido de cada país en el mercado.

Los nuevos modelos de equipos robotizados son cada vez más fáciles de operar, vienen con diseños más flexible y eficientes creando la necesidad a los diferentes sectores industriales para sus líneas de fabricación.

Una encuesta realizada por World Robot Statistics 2015, publicada por la Federación Internacional de Robótica (IFR, por sus sigla en inglés), para el año 2018, cerca de 1.3 millones de robots industriales funcionarán en fábricas de todo el mundo.

Los factores a tener en cuenta por la industria para procesos como manufactura, pick and place, logística, ensamblaje, empaque entre otras; es la rapidez y precisión esta es la razón por la que los robots han incrementado su demanda ya que proporcionan agilidad y exactitud.

La industria electrónica requiere de este tipo de factores ya que sus procesos demandan un ensamblaje de piezas de gran complejidad y un alto nivel de detalle donde es necesario acudir a la automatización. La solución que propone la tecnología robótica son los robots tipo SCARA que significa “Selective Compliant Assembly (Articulated) Robot Arm” (El primer robot SCARA fue creado como un prototipo revolucionario en 1978 en el laboratorio del profesor Hiroshi Makino, en la Universidad Yamanashi en Japón.) Esta serie robótica cuenta con 4 ejes y ofrecen un brazo liviano para maniobrar piezas pequeñas a alta velocidad y precisión su tamaño compacto proporciona ahorro de espacio y fácil integración, es rentable y lograr una mayor productividad.

Entre las grandes marcas líderes en robots industriales la serie SCARA se encuentran Fanuc (FANUC SR-3iA, FANUC SR-6Ia), ABB (IRB 910SC), Yaskawa (MYS450F, MYS650LF, MYS850L), Staubli (TS2-40, TS2-60, TS2-80, TS2-100)  Kawasaki (duAro) y Epson (G-Series, RS-Series, LS-Series).

También existen los robots Scara en salas limpias (cleanrooms) o salas blancas, diseñados para trabajos donde se controla el nivel de contaminación de partículas presente que puede degradar potencialmente los productos que se fabrican en ambientes polvorientos, corrosivos y subacuáticos. Las versiones de sala blanca han aumentado su demanda para el sector semiconductor, biotecnología, industria farmacéutica y médica reconocido por su gran velocidad, repetibilidad y eficacia; su diseño compacto y recubierto adecuado para cada diferente entorno clasificando cada sala con ISO 1 (más estricta) a ISO 9 (aire ambiente), según los criterios de ISO 14644-1.

Algunos beneficios de los robots SCARA son:

• Alta capacidad de inercia que maximiza la flexibilidad
• Mínimo espacio y permite flexibilidad de diseño e instalación.
• Huella ultra compacta y el perfil delgado minimiza la interferencia con dispositivos periféricos.
• Diseño liviano permite una fácil integración del sistema y un funcionamiento continuo y rápido.

Como resultado puede haber más productividad al abrir mercados que antes estaban limitados por el riesgo que podrían correr al usar robots y mano de obra humana en un mismo espacio. Esta propuesta de robots optimiza la operación y, elimina los cuellos de botella, acelera los ciclos, proporcionan mayor  seguridad permitiendo el trabajo en equipo; reduciendo costos y presentando una producción más efectiva.

Por más de 50 años los robots industriales han sido parte del sector industrial, no solo se han usado para tareas a gran escala sino que actualmente son idóneos para entornos pequeños que requieran mayor versatilidad y flexibilidad. La tecnología robótica ha presentado un gran desarrollo en la aplicación de pintura industrial mediante un software especializado y programado por un operador. Un robot para pintura está capacitado para realizar el proceso de forma perfecta, continua y firme dando como resultado un acabado de alta calidad.

El proceso de pintura es uno de los más complejos y peligrosos; pero los avances robóticos permiten que los robots para pintura puedan reconocer componentes, establecer que partes o piezas deben seleccionar, y que superficies deben pintar. Nos permiten programar los robots de manera precisa y detallada evitando inconvenientes de goteos, inconsistencias, exceso de pulverización, reduce desperdicios, consumo de energía y tiempo de ciclo.

¿Pero cuáles son los beneficios?

Hoy en día nos presentan modelos de robots industriales para aplicación de pintura

• Más ligeros y flexibles.
• Construidos con brazos a prueba de explosión y doble brazo
• Mayor capacidad de alcance y acceso
• Diseño de muñeca hueca (permite colocar mangueras y cables en la cavidad del brazo del robot)
• Reduce el desgaste de cableado y conexiones
• Mínimos costos operativos
• Ahorro de espacio y versatilidad en la instalación (se pueden instalar en ubicaciones más pequeñas, como una pared, un estante o incluso en un riel. Esto permite que los robots de pintura realicen una gran variedad de tareas).
• Mínima exposición a los entornos peligrosos (Durante mucho tiempo fue una de las preocupaciones más grandes de las compañías, ya que los compuestos químicos que se encuentran en la pintura ha tenido efectos desfavorables para la mano de obra humana. Ahora, los operarios son capaces de trabajar junto con los robots, aunque aún, se requieren medios de seguridad).

Para optimización de la aplicación la tecnología de punta ofrece dispositivos como:

Robot Visión es un software que adopta, sensores, algoritmos y cámaras que se vinculan con el sistema del robot y la aplicación para guiarlo a través de una tarea específica este sistema; analiza e inspecciona un objeto, establecer la ubicación de los bordes, reconocer patrones, evalúa el tamaño y realiza diversidad de tareas.

Otro dispositivo es el software anticolisión permite que el robot trabaje cerca de otros robots o  equipos. Proporcionando mayor rendimiento y óptimos tiempos de ciclo.

Las tecnologías robóticas nos ofrecen nuevas opciones para que las empresas, pequeñas y grandes, compitan en el mercado global con otra perspectiva industrial.

Las compañías de fabricación  siempre buscan optimizar las líneas productivas y llevarlas al siguiente nivel, la forma en que el tema es emprendido es mediante en las nuevas tecnologías robóticas que hoy en día surgen para ofrecer mayor ventaja y seguridad en los procesos de fabricación.  Es importante tener algunos conocimientos para poder incorporar un sistema robótico automatizado.

Hay que reconocer cual es la necesidad para adquirir el sistema robótico,  mediante la asesoría de compañías especializadas o los mismo ingenieros de la compañía, así mismo tendrá el sistema correcto que cumpla con sus expectativas y le ofrezca garantía, beneficio, eficiencia y mayor rendimiento. Hoy en día los robots industriales son capaces de manejar una gran gama de aplicaciones se han hecho grandes avances, sin embargo, siempre necesitará proyectar mejoras para el entorno.

Estar consciente del costo de la implementación del robot es mucho más que solo el hardware, también hay otros componentes e integración del sistema, tiempo y esfuerzo lo anterior genera un costo alto, pero en última instancia es una inversión que vale la pena. Actualmente se han desarrollado varias opciones que permitirán automatizar haciendo que esta inversión sea más rentable, se puede ahorrar en un robots de ocasión altamente calificado (para esta opción es recomendable que el proceso sea con empresas especializadas) para el tipo de aplicación que se requiere o que la empresa realice la programación e instalación, pero esto requiere habilidades específicas.

Muchas pequeñas y medianas empresas no cuentan con expertos en robótica este es un punto que se debe tener en cuenta al momento de adquirir el sistema robótico, la experiencia y capacitación del personal de la empresa es fundamental para el manejo del brazo robótico, controlador, teach pendant y software. La comprensión de estos aspectos permitirá siempre el buen funcionamiento del sistema robótico proporcionando control de calidad mejorado y mayor rendimiento.

El éxito de la implementación del sistema robótico depende siempre la comunicación y participación del personal del área de producción desde el principio del proceso lo cual llevara aclarar dudas y a tomar decisiones más eficaces en la compra.

Con lo anterior se busca orientar a las nuevas empresas para que planifique de manera eficiente su proyecto de automatización y garantizar que se ajuste a sus expectativas.

El crecimiento de la automatización en las fábricas se ha convertido en un fenómeno a nivel mundial que ha permitido la evolución de nuevas gamas y diseños de robots industriales llevando  a la ingeniería robótica a desarrollar nuevas herramientas finales o efector final del brazo, Hoy en día existen gran variedad  entre las cuales se encuentran las pinzas robóticas (gripper), Herramientas de eliminación de materiales esta clase de herramientas está la de corte, perforación y desbarbado instaladas como herramientas de robot,  antorchas de soldadura entre otras. Esta herramienta final va instalada en la muñeca del brazo robótico debe ser personalizada por un especialista es decir un integrador robótico o el cliente final para garantizar el éxito económico y práctico en proyectos de automatización.

Existen algunos conocimientos y componentes que se deben tener en cuenta al momento de elegir la herramienta de fin de brazo (EOAT) como:

La fuente de alimentación o  de energía.

La energía neumática: es la conocido en el sector del embalaje por su relación peso / potencia. Maneja una alta velocidad y es eficaz ideal para aplicaciones de fuerza; su desventaja es el escaso control y flexibilidad.

Fuente de energía Hidráulica: es una de las más costosas por la inversión en compresores, pero proceden de manera rápida y proporciona una gran fuerza de sujeción.

Fuente de energía electrónica es una de las fuentes más limpias adecuada para la manipulación de productos delicados, gracias a su rango de control este tipo de energía proporciona una fuerza mesurada a mayor velocidad. 

Sensores de par de fuerza

O sensores de torque forzado se usan cuando debe ser controlada la fuerza aplicada por el robot.  Se trata de discos ubicados entre la brida del robot y la herramienta que interactúa con la pieza; calculan la fuerza y ​​el par que aplica el robot a la pieza a través de la herramienta. 

Sensores de colisión

Se usan para impedir dañar las herramientas del robot y las piezas que manipulan. Este sistema de control puede detectar un choque y enviar una señal al robot para detenerse o se puede desconectar en cualquier momento.

Cambiadores de herramientas

Pueden ser manuales o automáticos. Son utilizados cuando varios efectores finales diferentes deben ser usados en serie por un robot. Se utilizan para nivelar la interfaz entre la brida del robot y la base de la herramienta. 

Existen el control de herramienta final o efector final (EOAT) que lo realiza el controlador del robot para un efector final sencillo se usa el de E/S moderadas y para los efectores finales que requieren transmitir más información desde y hacia el robot, está la opción de los  protocolos de comunicación industrial

Los anteriores datos son básicos a la hora de automatizar incluso si el mismo cliente final va integrar esta herramienta final en su robot industrial.

Actualmente existen gran variedad de compañías que asesoran estos temas incluso como es el caso de Eurobots especialista en robots industriales reacondicionados, cuenta con la colaboración de grandes integradores en diferentes partes del mundo. En Latinoamérica cuenta con la colaboración de http://robotika.com.co/.

México es uno de los países que se ha convertido en potencia gracias a la adquisición de tecnología y automatización industrial, según un informe de La Federación Internacional de Robótica (IFR) México es un importante mercado emergente para los robots industriales, en el 2015 las ventas de estas máquinas crecieron más del doble, al alcanzar cerca de 5,500 unidades.

Los sectores de la automoción y aeroespacial son quienes más demandan este tipo de tecnología, sin embargo, ha tenido progresos en sectores de servicios, salud, logística, entre otros.

De acuerdo con la Organización Mundial de Comercio, México es el país de América Latina que más importa robots industrializados, y el cuarto lugar a nivel mundial.

Primer Trimestre de 2017, la RIA reportó que la industria de la automatización sigue en crecimiento, ya que la demanda de robots solicitados por los proveedores de componentes de automóviles subieron 53%.

Se espera que México automatice en otras áreas de la industria donde es posible  el uso de la robótica.

Sin embargo hace falta apoyo como nos lo hace saber el ingeniero eléctrico Gerardo Hernández, del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y uno de los organizadores principales de la primera Expo Robots y Tecnología. Quien busca con esta exposición que los alumnos de diferentes universidades demuestren públicamente sus capacidades en tema de ingeniería y robótica. Como ya lo han hecho en varias competencias internacionales de robótica.

Como se dijo en un principio México es uno de los países con un mercado emergente muy importante que cuenta con el personal calificado que permitirá a este país estar preparado para la cuarta revolución industrial.

Debido a los cambios demográficos que tiene China, Han elegido hacer uso de la automatización para suplir esta necesidad por su escasez de mano de obra humana la cual explican así­.

No pueden contar con la contratación de los trabajadores migrantes, puesto que el desarrollo de las zonas del interior ha permitido que más personas puedan establecerse y encontrar puestos de trabajo a nivel local.

Los jóvenes que crecieron en la época de la política de un solo hijo tienen una fama de evitar las labores de manufactura. Por lo cual los fabricantes en Japón se ve muy beneficiados.

Miembros de la Asociación Japonesa de Robots nos indica que estadísticamente el total de exportaciones a China de robots industriales aumentaron un 48,3% en el año en el período enero-marzo, a 45,7 mil millones de yenes (407,1 millones de dólares). Esperan que su producción logre una marca de 750 mil millones de yenes en el año 2017.

Según la Federación Internacional de Robótica A nivel mundial, las ventas de robots industriales sumaron 248.000 unidades en 2015, un aumento del 12% en el año y estableciendo un récord por tercer año consecutivo.

Yasuhiko Hashimoto, gerente general de la división de robot en Japón Kawasaki Heavy Industries , reconoció la preocupación de marco de tiempo del gobierno chino para distribuir los subsidios. Sin embargo, dijo que espera que el apoyo del Estado a continuar por lo menos durante los próximos años.

Beijing ofrece subsidios para la introducción de los robots industriales, con el objetivo de mejorar la sofisticación de la manufactura china.

Fanuc de Japón  prevé la creación de centros técnicos en la ciudad interior de Chongqing y la de Guangzhou, probablemente en 2018. Las instalaciones se usarán como centros de ventas y atención al cliente y salas de exposición.

La compañía suiza ABB también tiene la intención de abrir una nueva oficina en Chongqing para promover sus ventas y servicios de apoyo.

Yaskawa expandirá líneas de fabricación en una planta en Changzhou, provincia de Jiangsu, con el objetivo doblar la producción mensual local de al menos 1.200 unidades a finales de 2019.

Como ya se ha publicado en otros artículos sobre los cambios que tendrán las tendencias de automatización industrial para este año 2017 el mejor ejemplo lo encontramos en la feria Automatizar 2017 donde la empresa Tienden con sede en Boston presento su innovación robótica que tiene que ver con el control basado en la nube, se trata de un software inteligente donde la nube es independiente de hardware que permite a los fabricantes controlar de forma remota, controlar y analizar el rendimiento de cualquier robot desde dispositivos móviles. El nombre del software es Tend in.control (control inteligente), Da la posibilidad de monitorizar y controlar múltiples robots desde un dispositivo móvil de manera segura mediante cuadros de mando que proporcionan una visión en tiempo real del estado de las máquinas y los puestos de trabajo específicos. Y, si es necesario para detener o iniciar un robot, que se puede hacer de forma remota desde cualquier lugar a través del teléfono inteligente. Este programa ofrece seguridad ya que está equipado con cámaras USB básicas para permitir que los robots interactúen visualmente con máquinas sin la necesidad de una red o de integración. El sistema utiliza el reconocimiento óptico de caracteres para tomar indicaciones visuales como una forma de llevar a cabo inspecciones de calidad, comprobar el estado de las piezas o escanear imágenes HMI para los mensajes de error, tomar las medidas adecuadas para mantener la producción en movimiento y  permite al robot moverse automáticamente entre las tareas sin necesidad de reprogramación. Mark Silliman, CEO de Tienden dijo “Así, mientras que todos estamos deseando que llegue el día en que las máquinas pueden comunicarse más directamente entre sí, las señales visuales proporcionan la mejor manera para nosotros hacer esas conexiones hoy, mientras se crea un camino hacia adelante a una realidad IIOT.”

Así que entre otras muchas innovaciones que se presentaron en Automatizar 2017, esta es una de las que beneficia al sector industrial logrando entrenar y controlar todos los robots con un ahorro de tiempo y dinero con un teléfono inteligente.