Cobots para una nueva era industrial

Los robots colaborativos son ya una realidad habitual en entornos de producción industrial. Desarrollan tareas de forma colaborativa con el ser humano, estando equipados con tecnología que les permite responder de forma segura a encuentros no esperados. Sin embargo, sus capacidades están claramente limitadas en velocidades y cargas a soportar, precisamente para asegurar que no se convierten en elementos peligrosos para el hombre. Sobre ello, hemos preguntado a expertos de Fanuc, Delta Electronics, Omron, Mitsubishi Electric Europe, Yaskawa y Universal Robots.

PREGUNTAS

1. ¿Cómo se adaptan los cobots a los entornos de trabajo colaborativos? ¿Qué medidas de seguridad adicionales son necesarias para garantizar la interacción segura entre humanos y robots?

2. ¿Qué nuevas capacidades y competencias necesitan los trabajadores para colaborar eficazmente con los cobots?

3. ¿Pueden indicarnos algún ejemplo inspirador de impacto positivo extraordinario en el desarrollo de alguna tarea industrial en algún cliente en particular?

4. ¿Qué aplicaciones potenciales tiene la robótica colaborativa más allá del sector industrial? ¿Cómo se puede aprovechar esta tecnología para mejorar la atención médica, la agricultura o cualquier otro sector productivo?

1.- Los robots de Universal Robots están diseñados desde nuestros inicios para trabajar en entornos colaborativos. En cuanto a las medidas de protección necesarias, estas dependen de la tarea específica que realizará el cobot. Es imposible establecer medidas de protección generales sin conocer la aplicación concreta que llevará a cabo. Por ello, es esencial certificar la aplicación específica. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo ha publicado recientemente un estudio que detalla las medidas de protección que deben aplicarse según la normativa vigente.

En dicho estudio se comenta que, en lo que respecta a la normativa aplicable a la robótica colaborativa, encontramos dos áreas principales: la normativa de comercialización, que se refiere a las directivas y reglamentos sobre la puesta en servicio de los robots, y la normativa de utilización, que regula el uso de los robots colaborativos en el entorno laboral.

Otro aspecto al que se hace referencia son las medidas de seguridad suelen implementarse a través de funciones integradas en el robot, que permanecen activas durante su operación en modo colaborativo. El integrador, como parte del proceso de evaluación de riesgos, debe considerar los posibles peligros que puedan presentarse debido a otros elementos conectados al sistema robótico (como accesorios o herramientas). También debe seleccionar las funciones de seguridad pertinentes según la evaluación de riesgos de cada aplicación concreta y ajustarlas si es necesario.
 

2.- Aunque los cobots son intuitivos y fáciles de programar, es crucial que los trabajadores comprendan cómo configurarlos y supervisar las tareas. Esto incluye el uso de interfaces simplificadas y lenguajes de programación específicos, así como la capacidad de interpretar los datos que generan para optimizar procesos. Además, es vital adoptar una mentalidad colaborativa para interactuar de manera segura con los cobots, trabajando en conjunto para alcanzar los objetivos de producción.

Para facilitar este aprendizaje, en Universal Robots desarrollamos en 2016 el programa UR Academy, con cursos online y presenciales. Hasta ahora, hemos formado a 250.000 personas en 130 países. El objetivo de esta iniciativa es democratizar la automatización, haciendo la programación más accesible para que los trabajadores sean capaces de programar los cobots por sí mismos. Algo que consideramos que es clave para reducir la brecha entre la implementación de esta tecnología y la disponibilidad de mano de obra cualificada.

3.- Un buen ejemplo de ello lo podemos encontrar en nuestro caso de éxito con la empresa catalana bonÀrea, que incorporó nuestros cobots para resolver los procesos intralogísticos. Se enfrentaban al desafío de gestionar más de 100.000 referencias para atender pedidos online, un proceso que tradicionalmente requería de habilidades humanas debido a la complejidad de las tareas logísticas de almacén. Nuestros cobots, fáciles de programar, brindaron a la empresa mucha más versatilidad para adaptarse a nuevas tareas. Gracias a ello, la solución instalada gestiona 80.000 recogidas de productos diarias y la empresa ha mejorado exponencialmente su capacidad de respuesta a la demanda del comercio online.

Por otro lado, también hemos colaborado con SEAT Componentes, el fabricante de cajas de cambios del grupo SEAT, que necesitaba automatizar la descarga de 18.000 engranajes mecanizados al día en su planta de El Prat. Al integrar diez de nuestros cobots con su propio personal, SEAT conservó el know-how de su equipo y eliminó los sobrecostes y agilizó cualquier cambio necesario en las aplicaciones desarrolladas, adaptándolas rápidamente a los requerimientos productivos. Además, la automatización liberó a los trabajadores de la tarea manual, permitiéndoles centrarse en actividades que aportan mayor valor al producto, como el control de calidad o la mejora de procesos.

4.- Los robots colaborativos nacieron en y para el entorno industrial, pero sus virtudes no han pasado desapercibidas para muchos otros sectores. En el ámbito médico, por ejemplo, hemos colaborado con el Hospital Universitario de Copenhague, donde dos cobots UR5 automatizan la clasificación de muestras de sangre. Esta solución abordó un aumento del 20% en el volumen de muestras sin contratar más personal. Los cobots optimizaron el espacio y permitieron que el laboratorio mantuviera un tiempo de respuesta eficiente, con más del 90% de los resultados en menos de una hora, mejorando el servicio a los pacientes.

La robótica colaborativa en medicina transforma la atención al automatizar tareas repetitivas, como la clasificación de muestras o la administración de medicamentos, liberando a los profesionales para centrarse en tareas más humanas.

En el sector agrícola, el proyecto europeo Bacchus mostró cómo se puede transformar la recolección de cultivos para un mayor aprovechamiento de los recursos. En este proyecto se utilizó un robot de nuestro partner Robotnik, equipado con dos brazos robóticos UR y un sistema avanzado de sensores. Este sistema permitió a los robots desplazarse de forma autónoma por los campos y, a la vez, detectar y recolectar uvas con precisión y delicadeza, imitando el proceso realizado por humanos.

Además de la recolección, la robótica colaborativa en la agricultura puede mejorar otros aspectos del proceso agrícola, como el monitoreo de cultivos, la siembra de precisión y la aplicación de fertilizantes y pesticidas. Al integrar robots colaborativos en estos procesos, se puede aumentar la eficiencia y precisión, reducir el trabajo manual y, por ende, mejorar también la sostenibilidad ambiental. Estos robots pueden operar durante largas horas y en condiciones difíciles, lo que contribuye a una mayor productividad y a una mejor gestión de los recursos.

1.- El cumplimiento de las normativas de seguridad y la certificación CE en Europa o de las normativas de seguridad del país de destino es fundamental en cualquier instalación robotizada con robots colaborativos o con robots industriales convencionales.

Los cobots de la serie CRX de Fanuc cumplen plenamente la norma de seguridad ISO/TS 15066 específica para cobots. Esta norma es complementaria a la normativas de seguridad ISO 10218 de Requerimientos de Seguridad para Robots Industriales que debe cumplir cualquier robot para poder certificar una instalación robotizada industrial con el marcado CE. Es importante que no solo el robot sea CE, sino que toda la instalación robotizada tiene que ser certificada como CE siguiendo los procedimientos y normas marcadas por la CE.

A la hora de diseñar los robots colaborativos se han de tener en cuenta aspectos importantes de seguridad como el paro por contacto con el operador, la posibilidad de reducción de velocidad cuando los trabajadores se acercan al entorno del robot y la retirada automática del robot en caso de atrapamiento.

En los últimos años, se han realizado importantes desarrollos en seguridad de robots industriales y cobots y hoy es posible trabajar con cualquier tipo de robot sin vallados de seguridad aprovechando elementos externos de seguridad como cámaras de visión, barreras ópticas, scanners y otros dispositivos.

Fanuc dispone de funciones de seguridad bajo la denominación DCS (Dual Chain Safety), que permite a nuestros robots industriales convencionales trabajar sin vallados de protección igual que en el caso de robots colaborativos.

2.- Una ventaja fundamental de los cobots es su simplicidad de programación y de manejo con interfaces de programación muy sencillas y con posibilidad de grabación de trayectorias por guiado manual. Además, existen ya interfaces de interconexión con pinzas y garras de los principales fabricantes que se pueden descargar desde nuestra web y que ahorran mucho trabajo de programación.

En el caso de Fanuc, los cobots se pueden programar igual que los robots tradicionales industriales con Teach Pendant o usando una tablet con lenguaje basado en iconos gráficos que permiten una programación muy sencilla e intuitiva para operadores no expertos en robótica.

Respecto a las capacidades y competencias para trabajar con cobots, yo distinguiría entre dos tipos de perfiles. Por una parte, los instaladores y programadores de los cobots que necesitan una formación específica de un par de días con un nivel de formación básico en automatización. Por otra, los operadores de la instalación que pueden controlar una instalación robotizada con cobots en unas horas sin necesidad de formación específica.
 

3.- Los cobots Fanuc ofrecen una ventaja fundamental: la programación de trayectorias por guiado manual de robot. En muchas aplicaciones no se utiliza el robot solo por ser colaborativo, sino por la sencillez de instalación y programación que está extendiendo su uso en industrias pequeñas y medianas que están empezando a introducir aplicaciones robotizadas.

Aunque inicialmente el uso de cobots estaba orientado a aplicaciones típicas como el paletizado, carga descarga de maquinaria, montaje, atornillado e inspección, últimamente se están utilizando en muchas aplicaciones de proceso que consumen mucha mano de obra. Tenemos ya un problema importante con la escasez de mano de obra especialmente en tareas repetitivas, monótonas y/o peligrosas. La robotización con cobots, con la utilidad de guiado manual, permite minimizar el impacto de este inconveniente.

Por temas de confidencialidad no podemos mencionar clientes concretos, pero hay numerosas aplicaciones de alto consumo de mano de obra como soldadura por arco, sellado, lijado, pulido, pintura y otras en las que operadores experimentados ayudan a robotizar aplicaciones aprovechando su experiencia. El guiado manual permite, de forma sencilla, transferir la experiencia de operadores especializados al robot. Y, además, es muy fácil transferir las aplicaciones de unos robots a otros.

4.- Fanuc está muy centrada en el sector industrial. Pero con los cobots se abre una posibilidad muy amplia de automatizar y simplificar tareas en otros sectores no industriales como el de servicios. En el caso de Fanuc existe la posibilidad de incorporar nuestro propio sistema de visión y control de esfuerzo que hace que nuestra gama de producto se pueda aplicar a numerosas aplicaciones dentro de otros sectores no industriales. Aunque hay cobots instalados fuera del sector industrial, en nuestro caso preferimos centrarnos en este sector en el que llevamos trabajando más de 50 años con diferentes productos de nuestras divisiones.

1.- El cobot Delta está diseñado para integrarse a la perfección en entornos de trabajo colaborativos, mejorando la productividad al trabajar junto a operadores humanos sin necesidad de grandes barreras de seguridad, como vallas.

Entre las principales herramientas de seguridad, se encuentran sensores avanzados que permiten al D-Bot detectar la presencia humana y reaccionar ante ella, reduciendo la velocidad o deteniéndose por completo si es necesario. Además, más allá de las funciones de limitación de fuerza, nuestros D-Bots están equipados con una exclusiva función de seguridad de reflejos que minimiza el riesgo de lesiones.

Las evaluaciones periódicas de seguridad y las actualizaciones de programación garantizan aún más la seguridad y la eficacia de la interacción humano-robot.
 

2.- Los cobots están diseñados para ser user-friendly, de modo que puedan ser manejados por cualquier persona sin conocimientos técnicos de robótica o de lenguajes de programación. Incluyen aplicaciones preinstaladas como pick & place, paletizado y cuidado de máquinas, que pueden utilizarse inmediatamente mediante drag & drop. La moderna interfaz gráfica de usuario (GUI), que ofrece visualización en 3D, permite a los usuarios de todos los niveles de experiencia programar rápidamente.
 

3.- Uno de nuestros clientes del sector de la automoción señaló un aumento significativo de la eficiencia de la cadena de montaje tras integrar el D-Bot en su flujo de trabajo.

Al encargarse de tareas repetitivas, como el atornillado y la inspección de piezas, D-Bot no solo mejoró la precisión, sino que también redujo la carga de trabajo de los operarios, permitiéndoles centrarse en tareas más complejas.

El resultado fue una disminución del 30% en el tiempo de producción y una notable minimización de errores, lo que pone en evidencia el impacto transformador de los cobots en los procesos de fabricación tradicionales.

4.- Más allá de la industria, el D-Bot tiene aplicaciones prometedoras en sectores como la sanidad, donde puede ayudar en terapias de rehabilitación o administración de medicamentos, reduciendo así el esfuerzo físico del personal sanitario.

En la agricultura, el D-Bot puede realizar tareas como plantar, clasificar y embalar cultivos, mejorando la precisión y la productividad al mismo tiempo, reduciendo los costes de mano de obra o llenando el vacío causado por la escasez de trabajadores.

La adaptabilidad de D-Bot lo hace adecuado para cualquier entorno en el que las tareas repetitivas o físicamente exigentes puedan beneficiarse de la automatización, impulsando la innovación y la eficiencia en diversos sectores.

1.- Los cobots de Omron, como la serie TM, están diseñados específicamente para trabajar en estrecha colaboración con los humanos, adaptándose de manera eficiente a los entornos de trabajo cooperativos. Están equipados con sensores avanzados, tecnología de visión artificial y algoritmos de Inteligencia Artificial (gama Neura de robótica cognitiva), que les permiten detectar y responder a la presencia humana en tiempo real. Estas características consiguen que los cobots reduzcan su velocidad o se detengan automáticamente si detectan un obstáculo o un contacto inesperado.

En relación a la seguridad, aunque el robot puede ser seguro por sí mismo, los distintos accesorios del robot o de la máquina pueden limitar la seguridad de la aplicación. En ese sentido, en Omron reforzamos la seguridad durante la integración con un servicio de análisis de riesgos de la aplicación, a fin de garantizar en todo momento la seguridad de los trabajadores, gracias a la evaluación de riesgos, la delimitación de zonas de trabajo y la capacitación continua del personal en el manejo y la programación de estos robots. De esta manera, se garantiza que la interacción entre humanos y robots sea segura y eficiente, sin repercutir negativamente en la productividad.

Este análisis de riesgo, apoyado en medidas de fuerza y tiempos de parada, podrá determinar qué otros elementos de seguridad serán necesarios, tales como barreras de seguridad o scanners.

2.- El uso de la robótica colaborativa en la industria no solo mejora los procesos de producción en términos de calidad y seguridad, sino que permite a los trabajadores dedicarse a otras tareas de mayor valor añadido. Es decir, se abren nuevas oportunidades en el ámbito empresarial y laboral que permiten a los trabajadores crecer y evolucionar profesionalmente.

Pero para que esto suceda, los operarios tienen que estar correctamente formados. No solo se debe recibir una formación específica sobre la manera en la que interactuar y manejar el robot, sino que también es importante la formación en protocolos de seguridad y emergencia, así como en otros conceptos de automatización relacionados con la aplicación donde se va a usar el cobot. En este sentido, la robótica colaborativa ofrece unas ventajas claras sobre la robótica tradicional industrial, gracias a un entorno de programación más amigable, sencillo e intuitivo.

Desde Omron ponemos especial énfasis en la formación continua, proporcionando a los trabajadores las herramientas y conocimientos necesarios para maximizar el potencial de los cobots en sus tareas diarias que ayudan, a su vez, a desarrollar habilidades en resolución de problemas y una rápida adaptación a los cambios durante los procesos de producción, esenciales en entornos altamente automatizados.

3.- Un ejemplo ilustrativo del impacto de la robótica en las operaciones industriales es el caso de Grupo Antolin, líder internacional especializado en la fabricación de componentes y módulos para el interior del automóvil, que logró una transformación significativa en su planta de Aragusa, en Burgos.

Gracias a la implementación de robots móviles autónomos (AMR) y colaborativos (cobots), se automatizaron procesos antes manuales, como el transporte interno de componentes, lo que optimizó la eficiencia operativa y contribuyó a una producción más eficiente y sostenible. Esta modernización no solo incrementó la productividad, sino que también permitió a los empleados centrarse en tareas de mayor valor, demostrando un avance notable en la integración de tecnología avanzada en la industria automotriz.

También hemos desarrollado soluciones de paletizado, que muestran el impacto que tiene el robot colaborativo en finales de línea: disminución de bajas en los trabajadores por lesiones, mejora de la trazabilidad y mejora de calidad en el producto.

O, por ejemplo, el uso de la robótica colaborativa en entornos de soldadura, sobre todo en pequeñas PYMES, donde consiguen una mejora en la calidad de la soldadura, una correcta trazabilidad y un aumento de la producción respecto a la soldadura manual.

4.- La robótica colaborativa ofrece una infinidad de aplicaciones de uso. Por ejemplo, en el ámbito de la atención médica, hoy en día estamos viviendo un aumento exponencial de aplicaciones en el sector farmacéutico, en aplicaciones tipo MoMA (Mobile Manipulator); esto es, la integración de un robot colaborativo fijo sobre un robot colaborativo móvil (AMR). En estos sectores la mano de obra cualificada es cara, y se pierde tiempo en transportar medicamentos de un sitio a otro, con lo que este tipo de aplicaciones en la que un cobot no solo prepara el medicamento, sino que también lo sirve, es de gran interés, ya que libera a los profesionales de la salud para que se concentren en tareas más complejas, normalmente relacionadas con la atención personal al paciente.

En la agricultura, en determinados entornos controlados, los cobots pueden ayudar en la recolección de cultivos, el monitoreo de las condiciones del suelo o la aplicación precisa de fertilizantes y pesticidas. Esto no solo aumenta la eficiencia, sino que también reduce el impacto ambiental al minimizar el uso de recursos.

Otra de las aplicaciones donde la robótica puede aportar valor es en los procesos de packaging y envasado de final de línea. Un ejemplo ilustrativo es el caso de Ice Bakers, un productor danés de helados veganos que, frente a la creciente demanda de sus productos, automatizó su proceso de envasado final con un cobot de Omron equipado con una herramienta de succión impresa en 3D. Esta solución permitió aumentar la capacidad de la línea en un 80%, procesando hasta 12.000 tarrinas diarias y liberando recursos humanos para tareas más complejas. Gracias a esta automatización, lograron escalar su producción sin que la capacidad se convirtiera en un obstáculo para su crecimiento.

En Omron estamos comprometidos con la expansión del uso de cobots en estos sectores, para ayudar a las empresas a mejorar su productividad y sostenibilidad a través de la automatización colaborativa.

1.- Los cobots de Mitsubishi Electric, concretamente la familia Melfa-Assista, están diseñados para integrarse sin problemas en entornos de trabajo colaborativos. Por otro lado, destacamos la integración con el software de programación visual RT-Visual Box, ya que es realmente intuitivo y facilita el manejo incluso para personal no especializado, gracias a la función de aprendizaje directo (direct teaching), que permite programar el robot guiándolo manualmente. Esta característica flexibiliza el entendimiento de conocimientos relacionados con la programación del robot y agiliza la reconfiguración del cobot para diferentes tareas, aumentando así la eficiencia operativa.

En términos de seguridad, los cobots están equipados con diversas medidas, como, por ejemplo, entradas y salidas especiales para conectar sensores de seguridad certificados capaces de detectar la presencia de personas y prevenir colisiones. Además, el software del cobot permite ajustar fácilmente parámetros como la velocidad y la fuerza de operación del cobot cuando hay personas cerca, así como establecer zonas de seguridad como áreas restringidas con el objetivo de garantizar la interacción segura entre personas y robots.

En definitiva, tanto la rápida adaptación de los robots de Mitsubishi Electric, así como su flexibilidad y las medidas de seguridad, son puntos clave para asegurar una colaboración efectiva y segura en entornos de trabajo colaborativos.
 

2.- Para colaborar eficazmente con los cobots, es esencial que los trabajadores adopten una actitud positiva hacia ellos reconociendo su rol como una herramienta de apoyo que busca optimizar el trabajo y reforzar la seguridad. La adaptabilidad y la predisposición para aprender sobre nuevas tecnologías también serán puntos clave para dicha colaboración, ya que los cobots están en constante evolución.

Es crucial recibir la formación de seguridad adecuada y ser consciente de los riesgos asociados a los trabajos colaborativos con estas máquinas para prevenir accidentes.

Asimismo, los responsables de modificar la aplicación del cobot, deberán poseer conocimientos básicos de programación y de los dispositivos informáticos correspondientes como PC o tabletas
 

3.- Un ejemplo inspirador de impacto positivo en la industria es el de cliente de la marca que fabrica productos plásticos mediante el uso de grandes máquinas inyectoras. Implementaron un sistema de encajado automatizado con cobots para los tapones de botes de spray, el cual fue instalado por el personal de mantenimiento de la propia empresa. La instalación del cobot se realizó de manera ágil y eficiente, optimizando el proceso de empaquetado, aprovechando un espacio disponible junto a las máquinas y desarrollando el utillaje necesario para la cogida de los tapones sin depender de servicios externos de una ingeniería o integrador externo.

Otra aplicación interesante es la implementación de nuestros cobots en el control de calidad y trazabilidad de productos en la industria farmacéutica. Los robots colaborativos trabajan codo con codo con los operarios, recibiendo productos etiquetados con códigos datamatrix y leyéndolos gracias a la cámara pilotada por el cobot para su verificación y correcta clasificación en el receptáculo correspondiente. Esta tecnología no solo mejora la trazabilidad y precisión del proceso, sino que también reduce los errores humanos en tareas repetitivas, como la gestión de lotes pequeños con múltiples variantes de productos. Debido al proceso de baja cadencia en entornos sin cerramientos, la adopción de los cobots supone un avance significativo en la automatización industrial y la interacción segura y directa entre robots y operarios.

Otro ejemplo inspirador lo encontramos en la implementación de cobots en el ámbito educativo. Mitsubishi Electric suministra robots industriales para la formación en escuelas técnicas y universidades, ya que nuestros cobots están diseñados para interactuar de manera segura con las personas. Tenemos la oportunidad de proporcionar un entorno de aprendizaje más práctico y seguro, donde los estudiantes y futuros profesionales de la industria adquirirán habilidades esenciales en seguridad y programación sin necesidad de exponerse a riesgos.

4.- Los cobots de Mitsubishi Electric están básicamente orientados al uso en aplicaciones industriales, pero, sin ninguna duda, vemos el potencial de la robótica colaborativa más allá de las aplicaciones industriales tradicionales. Hay emprendedores orientando los cobots a diversidad de sectores, desde medicina hasta agricultura o servicios. En un futuro no muy lejano, veremos a cobots asistiendo en cirugías complejas que necesitan de una alta precisión o aplicaciones de cobots Assista que sirvan bebidas o preparen café.

La integración de cobots puede observarse en tantas áreas como podamos imaginar, ya que la clave del éxito de los cobots radica en su capacidad de trabajar de manera conjunta con las personas.

1.- Dentro del mundo industrial, los cobots han entrado con mucha fuerza debido a la versatilidad y facilidad de puesta en marcha que presentan. Aún así no todas las aplicaciones son óptimas para aplicaciones colaborativas por velocidades de trabajo o por piezas a manipular con el robot. Debido a esto, se pueden realizar, tanto con robot cobots como con robots standard, células cooperativas con la ayuda de tarjetas de seguridad con rápida velocidad de comunicación segura, scanners, alfombras de seguridad, radares de seguridad,…

2.- Realizando una buena formación de robots y de robótica colaborativa. Así como tener claro el tema de seguridad y los equipos de protección individual (EPI).
 

3.- Un ejemplo interesante es el paletizado de cajas de líneas de 4-5 cajas minuto. Líneas que gracias a un cobot de paletizado, solucionamos un final de línea con poco espacio y bajo coste de inversión.

4.- Fuera del sector industrial, se podría utilizar la robótica colaborativa o, mejor dicho cooperativa, en aplicaciones audiovisuales, formación, en recolección de arboledas, en laboratorios, en restauración, en gasolineras…

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Este artículo aparece publicado en el nº 558 de Automática e Instrumentación págs. 26 a 35.