La robótica móvil revoluciona la manufactura industrial

El desarrollo e implantación de la robótica móvil en la industria manufacturera está aterrizando rápida y acertadamente. Estos robots inteligentes, conocidos como AMR por sus siglas en inglés (Autonomous Mobile Robots), equipados con sensores avanzados y tecnología IA, son capaces de navegar de manera autónoma, evitando obstáculos y optimizando rutas sin necesidad de infraestructura física como las que ofrecían los ya "antiguos" AGV. Con las siguientes preguntas queremos analizar con los diferentes fabricantes cómo los AMR están mejorando la eficiencia operativa, reduciendo costes y aumentando la seguridad en entornos industriales, con algunos ejemplos prácticos de su implantación en entornos reales. Sobre ello, hemos preguntado a expertos de Kuka Iberia, Locus Robotics, Mobile Industrial Robots (MiR), y Omron Industrial Automation.

PREGUNTAS

1. ¿Qué tipos de sensórica utilizan los AMR para moverse en el entorno de trabajo?

2. ¿Cómo se gestionan las flotas de este tipo de dispositivos en entornos industriales complejos? 

3. ¿Qué beneficios son los esperados para aquellas empresas que comiencen a utilizar AMR en sus procesos de producción y de logística? 

4. ¿Cómo se integran los AMR en los sistemas de control existentes? 

5. ¿Qué desafíos de implementación y mantenimiento enfrentan las empresas al adoptar esta "nueva" tecnología? 

6. ¿Cómo se adaptan los AMR a los cambios en el entorno productivo o en los patrones de tráfico dentro de una instalación? 
 

Santiago Establier, Sales Manager AMR en KUKA Iberia

1.- Los AMR de KUKA utilizan una combinación de escáneres láser y cámaras 3D para navegar en entornos complejos. Los escáneres láser miden la distancia a los objetos y crean mapas detallados en 2D o 3D, permitiendo una navegación precisa y segura. Los mismos escáneres que se emplean para mapear y localizarse, son los elementos de seguridad que hacen que los AMR se detengan ante la presencia de obstáculos o personas. Existen AMR como los de KUKA, dotados de cámaras 3D complementarias que ayudan a detectar obstáculos y personas en altura en tiempo real, mejorando la capacidad de respuesta del robot ante cambios en el entorno.
 

2.- La gestión de flotas de AMR en entornos industriales complejos se realiza mediante un software de gestión de flotas basado en inteligencia artificial, como el KUKA.AMR. Este software permite la planificación y optimización de procesos en tiempo real, controlando de manera autónoma con algoritmos toda la flota de AMR. El software de gestión de la flota de AMR hace posible asignar una tarea al dispositivo para que la ejecute antes, analizando la carga de trabajo del resto de los AMR y las órdenes en cola. El Fleet Manager puede evitar obstáculos y replantear rutas según el tráfico y las condiciones del entorno. Además, el software de gestión de flotas de KUKA facilita la configuración y monitorización intuitiva, permitiendo a los usuarios sin experiencia en programación operar y gestionar la flota de manera eficiente.
 

3.- La implementación de AMR de KUKA en los procesos de producción y logística ofrece una serie de beneficios significativos: 

• Aumento de la eficiencia operativa: pueden reducir significativamente los errores humanos y optimizar los procesos de producción. 
• Mejora de la seguridad: están diseñados para realizar tareas que pueden ser peligrosas o físicamente agotadoras para los empleados. Al asumirlas, los AMR ayudan a reducir el riesgo de lesiones laborales, creando un entorno de trabajo más seguro. 
• Flexibilidad y adaptabilidad: son altamente flexibles y pueden adaptarse rápidamente a cambios en la producción y en el diseño de las instalaciones. No requieren infraestructura fija, lo que minimiza los costos de instalación y permite una fácil reconfiguración en caso de cambios en el layout de la planta. 
• Reducción de costos: al automatizar la logística interna, las empresas pueden reducir los costos asociados con el transporte manual y el uso de equipos tradicionales como carretillas elevadoras. Los AMR no solo reducen los costos operativos, sino que también disminuyen los gastos de mantenimiento y los tiempos de inactividad, ya que están diseñados para operar de manera continua y eficiente. 
• Mejora en la gestión de inventarios: pueden integrarse con sistemas de gestión de inventarios y ERP (Enterprise Resource Planning), proporcionando datos en tiempo real sobre el movimiento de materiales y productos. 
• Sostenibilidad: son vehículos 100% eléctricos. Al optimizar los procesos logísticos y reducir el uso de equipos de transporte tradicionales, contribuyen a una operación más sostenible. 
   

4.- La integración de los AMR en los sistemas de control existentes es rápida y sencilla, sin necesidad de cambios significativos en la planta. El software de gestión de flotas de KUKA AMR Fleet permite una configuración y monitorización intuitiva, facilitando la operación incluso a usuarios sin experiencia en programación. Los AMR de KUKA están diseñados para ser altamente compatibles con una amplia gama de sistemas de control y software de gestión existentes. Utilizan interfaces estándar como la API de KUKA y el protocolo VDA 5050, que permiten una integración fluida con sistemas de terceros y plataformas de automatización ya instaladas. 

El software de gestión de flotas de KUKA, conocido como KUKA AMR Fleet, es una herramienta poderosa que facilita la configuración, monitorización y control de los AMR. Este software utiliza algoritmos de inteligencia artificial para la planificación y optimización de rutas en tiempo real, gestionando de manera autónoma toda la flota de AMR.

Los AMR pueden integrarse con otros equipos y sistemas periféricos dentro de la planta como puertas automáticas, ascensores y sistemas de almacenamiento automatizado. Esta interoperabilidad asegura que puedan operar de manera cohesiva dentro del ecosistema de automatización existente. Su integración también considera aspectos de seguridad, garantizando que los robots puedan operar de manera segura junto a los empleados y otros equipos. 
 

5.- Los desafíos incluyen: 

• Interoperabilidad: asegurar que los AMR se integren sin problemas con los sistemas existentes. 
• Mantenimiento: aunque los AMR de KUKA están diseñados para un mantenimiento sencillo, las empresas deben estar preparadas para gestionar el mantenimiento regular y las actualizaciones de software.
• Capacitación del personal: formación del personal para operar y mantener los AMR de manera efectiva. 
   

6. - Los AMR de KUKA están diseñados para adaptarse rápidamente a cambios en el entorno productivo y en los patrones de tráfico dentro de una instalación. Además, están equipados con algoritmos de navegación autónoma que procesan la información de los sensores para ajustar sus rutas de manera dinámica.
 

La capacidad de los AMR para adaptarse a cambios en tiempo real también se ve reforzada por su integración con sistemas de gestión de flotas y software de control centralizado. Estos sistemas permiten la monitorización y coordinación de múltiples AMR, asegurando que trabajen de manera armoniosa y eficiente.
 

Otra ventaja clave es su capacidad para operar en entornos de producción flexibles, como las soluciones de producción en isla o matriz. En estos entornos, pueden moverse entre diferentes estaciones de trabajo según sea necesario, adaptándose a cambios en la demanda de producción o en los procesos de manufactura.
 

Inés Alcántara, Senior Sales Engineer de Locus Robotics

1.- Los AMR de Locus Robotics utilizan una combinación de tecnologías sensoriales avanzadas que permiten una navegación precisa y segura en entornos industriales complejos. Entre los principales sensores se incluyen el LiDAR, que actúa como el sistema principal de detección de obstáculos, y las cámaras 3D, que proporcionan una visión detallada del entorno. Estos sensores permiten que los robots identifiquen y eviten obstáculos como personas u objetos, recalculando su ruta en tiempo real para mantener un flujo constante y seguro.

Además de estos sistemas, los robots de Locus Robotics están equipados con un sistema de seguridad que garantiza la protección tanto de los operarios como de los bienes materiales. Los sensores LiDAR de doble clasificación de seguridad ofrecen una mayor precisión en la detección, lo que minimiza el riesgo de colisiones. Esto no solo mejora la eficiencia operativa, sino que también contribuye a obtener un ambiente de trabajo más seguro y colaborativo, al eliminar la necesidad de manipular maquinaria pesada o recorrer largas distancias a pie dentro del almacén. La integración de estos sensores avanzados permite al AMR operar de manera autónoma y eficiente, optimizando el espacio y aumentando la productividad, pero sin comprometer la seguridad.
 

2.- La gestión de flotas de AMR de Locus Robotics en entornos industriales complejos se realiza a través de la plataforma LocusOne, diseñada específicamente para coordinar múltiples robots de manera eficiente. Esta plataforma centraliza la orquestación de las tareas asignadas a cada robot, optimizando su desempeño en tiempo real según las demandas del almacén.
 

LocusOne no solo asigna tareas de forma óptima, sino que también permite gestionar grandes volúmenes de trabajo en entornos con múltiples niveles, coordinando robots en distintas plantas de un mismo almacén para ejecutar tareas como "pick and pass", donde los pedidos se recogen en diferentes ubicaciones y se ensamblan de manera eficiente, eliminando la necesidad de una ventilación o clasificación posterior. Nuestra tecnología mapea las instalaciones para conseguir un despliegue rápido, un funcionamiento eficiente y una automatización optimizada acorde a las expectativas del mercado.
 

Además, la integración de datos en tiempo real mediante herramientas como LocusHub ofrece a las empresas la posibilidad de monitorizar el rendimiento y ajustar las operaciones sobre la marcha en sus almacenes. Esto asegura una gestión fluida, incluso ante la alta demanda o ante diferentes retos logísticos, garantizando que cada pedido se complete con la mayor precisión y velocidad posible. 
 

3.- Son muchos los beneficios, pero uno de los principales e inminentes sería el aumento de la productividad. Esto es posible gracias a la minimización de la parte improductiva de los procesos, que en la mayoría de los casos son los desplazamientos de las personas (tiempo caminando), para la maximización de las tareas productivas y que aportan valor, lo que reduce el tiempo de procesamiento de pedidos, optimiza el uso de recursos y ofrece una mayor comodidad a los operarios en su puesto de trabajo. De hecho, otro beneficio significativo es la reducción de los tiempos de transporte interno, ya que los AMR optimizan las rutas de desplazamiento dentro del almacén. Esto no solo agiliza los procesos, sino que también alivia la carga física sobre los trabajadores, disminuyendo la fatiga y contribuyendo a un ambiente laboral más seguro y cómodo. 
 

A su vez, los AMR permiten mejorar la precisión en la preparación de pedidos y entregas, reduciendo los posibles errores humanos. Por tanto, esta mayor exactitud se traduce en una mejor satisfacción del cliente. 
 

Por último, los datos en tiempo real que generan nuestros AMR permiten a las empresas optimizar su gestión de inventario y flujos de trabajo, identificando cuellos de botella y mejorando la toma de decisiones dentro de los almacenes. La adopción de nuestras soluciones no solo implica una mejora en la operativa diaria, sino también una mayor flexibilidad y capacidad de respuesta frente a cambios en el mercado o aumentos en la demanda. 

4.- Nuestros robots están diseñados para integrarse sin problemas con los sistemas de gestión de almacenes (SGA) y otros sistemas de control existentes. La clave reside en ofrecer una API muy sencilla y flexible que sea potente y necesite muy poco esfuerzo por parte de los equipos de IT. 
Muchas empresas utilizan soluciones SGA o WMS, por sus siglas en inglés (Warehouse Management System) de los principales proveedores del mercado, que facilitan aún más la integración, ya que permite aprovechar los desarrollos previos ya realizados. En este sentido, LocusOne facilita esta integración, permitiendo que los robots trabajen en conjunto con procesos ya establecidos sin necesidad de reemplazos complejos. 
 

5.- Al adoptar AMR, las empresas se enfrentan a varios desafíos de implementación y mantenimiento, aunque Locus Robotics ha desarrollado soluciones para minimizar muchos de ellos. 
 

Uno de los principales retos es la curva de aprendizaje inicial, ya que integrar los AMR con los flujos de trabajo específicos de un almacén requiere un periodo de adaptación. Los empleados deben familiarizarse con la nueva tecnología y ajustar los procesos existentes para maximizar la eficiencia de los robots. Sin embargo, nosotros ofrecemos un modelo de despliegue rápido, lo que permite que la implementación sea más fluida y cause mínimas interrupciones operativas. 
En cuanto al mantenimiento, nuestros robots están diseñados para ser fáciles de conservar, lo que reduce significativamente el tiempo de inactividad. Además, el uso de estrategias de mantenimiento predictivo basadas en los datos generados por los propios robots permite anticipar problemas antes de que se conviertan en fallos mayores, optimizando así la productividad y reduciendo los costes asociados. 
 

En Locus Robotics sabemos que otro gran reto son las inversiones de capital iniciales. Para mitigar este desafío, ofrecemos un modelo de Robots as a Service (RaaS), que convierte los costes de capital (CapEx) en costes operativos (OpEx), lo que facilita la aprobación presupuestaria y acelera el retorno de inversión. 

6.- Los AMR de Locus Robotics están equipados con algoritmos avanzados de inteligencia artificial y sistemas de navegación en tiempo real que les permiten adaptarse dinámicamente a los cambios en el entorno de trabajo. Con LocusOne, los robots son capaces de trazar rutas dinámicas, lo que significa que pueden ajustarse de forma autónoma según las necesidades de producción, como cambios en la ubicación de los productos o modificaciones en las estaciones de trabajo, manteniendo siempre un flujo de trabajo eficiente.

Miguel Machón Hernández, Area Sales Manager España y Portugal de Mobile Industrial Robots (MiR)

1.- En nuestro último modelo, incorporamos cinco cámaras 3D, lo que nos permite hacer una recomposición 3D del entorno gracias a la composición de las imágenes que realiza el algoritmo desarrollado. 
 

2.- Nuestro gestor de flotas llamado MiR Fleet Enterprise está basado en Windows, por lo que permite una fácil instalación en cualquier servidor que disponga el cliente. Adicionalmente, este gestor de flotas es capaz de optimizar las rutas, haciendo que los equipos que se encuentren más cerca o con menor rango de uso, puedan realizar estas tareas. Por último, disponemos de infinidad de especificaciones que nos hacen cumplir con la principal preocupación de nuestros clientes, la ciberseguridad. 
 

3.- El aumento de la eficiencia en los procesos, el control de costes y, sobre todo, la seguridad en toda la implementación. Hoy en día los clientes son conocedores de todos estos beneficios gracias a herramientas de visualización, mantenimiento y seguimiento de distintos KPI y OEE. 

4.- La integración de nuestros AMR en sistemas existentes se realiza a través de la implementación de middlewares, lo que de una manera sencilla permite conectar, ya sea un sistema MES o SGA a nuestro gestor de flotas. Un punto importante en este sentido es tener una buena red Wi-Fi que permita que nuestros equipos se conecten y puedan realizar el intercambio de datos. 
 

5.- Los desafíos más frecuentes son la familiarización de nuestro software, lo que por norma tiene una corta adaptación, ya que contamos con uno de los softwares más user friendly e intuitivo del mercado; y, por el otro lado, a la hora de adoptar este tipo de tecnología innovadora, otro desafío parte de la formación, para lo cual disponemos de nuestro Training Center en Barcelona y de distintas plataformas online. No obstante, siempre asesoramos a nuestros clientes de principio a fin. 

6.- Esta es la principal ventaja frente a los anteriores sistemas AGV. Nuestros equipos son capaces de reconocer las rutas, optimizarlas y, lo más importante, al no usar referencias físicas, un cambio de mapa o layout, que se pueda ver representado en nuestra fábrica, se modificará de una manera sencilla en nuestro software. 
 

Miguel Garcés, Mobile Robotics Business Development Manager para EMEA de Omron Industrial Automation

1.- Los AMR de Omron utilizan diversos sensores para navegar de forma segura y eficiente en entornos dinámicos. Entre ellos se incluyen sistemas LiDAR avanzados que proporcionan una cobertura de seguridad de 360° y láser de seguridad para localización y cartografía simultánea (SLAM). 
 

Los AMR, según el modelo, también están equipados con sonar y sensores de tiempo de vuelo (TOF) para detectar obstáculos en la parte trasera, así como láseres frontales bajos para identificar objetos de perfil bajo. Por ejemplo, la serie MD de Omron puede ajustar sus zonas de seguridad en función de la velocidad y la rotación. 
 

El sistema Natural Feature Navigation de los robots les permite navegar de forma autónoma sin necesidad de modificar las instalaciones. Esto garantiza un movimiento fluido y seguro dentro del entorno de trabajo. 
 

Gracias a los avanzados algoritmos de navegación, y evitación de obstáculos incorporados, la serie MD es capaz de realizar una navegación totalmente inversa. Esto permite al robot operar en pasillos más estrechos. 
 

La serie MD también está equipada con un sistema de navegación natural que permite al AMR navegar y realizar sus funciones básicas de forma independiente y sin necesidad de modificar las instalaciones. Tras escanear las características físicas de su entorno, el AMR se desplaza de forma segura y autónoma a cualquier destino accesible. Cumple plenamente las normas ISO 3691-4 y ANSI/RIA R15.08 y, además del sistema de seguridad de 360°, existen escáneres verticales opcionales patentados de 180°. 

2.- El Fleet Manager de Omron está diseñado para coordinar y optimizar el funcionamiento de los AMR en entornos industriales complejos. Permite gestionar hasta 100 robots en un mismo emplazamiento, independientemente de que realicen tareas similares o diferentes. 
El gestor de flotas asigna dinámicamente las tareas en función de la demanda operativa actual, optimiza las rutas para evitar atascos y minimiza los tiempos muertos. También equilibra la carga de trabajo entre todos los robots, garantizando una utilización eficaz y una productividad continua. 
 

El sistema se integra perfectamente con los sistemas de la empresa, como los sistemas de ejecución de fabricación (MES) y los sistemas de gestión de almacenes (WMS), lo que permite la interacción en tiempo real con otros equipos de automatización. Esta gestión centralizada garantiza que los AMR funcionen eficazmente en entornos de gran actividad, adaptándose a las condiciones cambiantes y manteniendo al mismo tiempo un alto rendimiento y un tiempo de inactividad mínimo. 
 

3.- Los clientes que han implantado nuestros AMR han experimentado importantes beneficios en términos de eficiencia y flexibilidad. Los AMR automatizan tareas repetitivas como el transporte de material, lo que libera a los trabajadores para actividades más cualificadas. Esto aumenta la productividad, así como el bienestar y la satisfacción de los trabajadores. 
 

Los AMR son un eslabón clave para agilizar las líneas de producción, ya que conectan el almacén con la producción y entre las células de producción de forma muy flexible, permitiendo entregas justo a tiempo para el trabajo en curso y el reaprovisionamiento en línea. 
 

Su flexibilidad permite redistribuirlos o reprogramarlos fácilmente para adaptarse a los cambios en la demanda de producción sin necesidad de grandes reconfiguraciones. 

4.- El Enterprise Manager de Omron actúa como un dispositivo de red centralizado para coordinar múltiples robots móviles dentro de una instalación. 
 

Para la comunicación, el Enterprise Manager sirve como único punto de contacto para los sistemas de la fábrica, incluidos los sistemas MES, WMS y los sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP). Esta configuración simplifica la integración y permite la interacción en tiempo real entre los AMR y marcos de automatización más amplios. 
 

Además, el Enterprise Manager ofrece interfaces de datos seguras mediante API RESTful, SQL y RabbitMQ, lo que facilita una instalación más rápida y una inteligencia mejorada para las operaciones de flota. 
 

Los AMR de Omron, como la serie MD, incorporan PLC y PLC de seguridad. Estos controladores internos permiten a los robots gestionar tareas de forma autónoma al tiempo que garantizan la seguridad y el cumplimiento de las normativas. 
 

5.- Al adoptar los AMR, las empresas suelen enfrentarse a varios retos, pero pueden abordarse con un planteamiento estratégico. 
 

En primer lugar, las compañías deben identificar los procesos específicos que pueden hacerse más eficientes, empezando por proyectos más pequeños y manejables. Por ejemplo, pueden empezar automatizando tareas repetitivas y de poco valor, como la carga y descarga, y luego ampliar progresivamente el uso de robots en sus operaciones. 
 

El compromiso de los empleados es fundamental. La introducción de los AMR requiere de la implicación de la plantilla y las empresas deben proporcionar la formación adecuada para ayudar a los empleados a especializarse en el trabajo con estos robots. Esta formación es esencial para vencer la resistencia y garantizar que los trabajadores puedan colaborar eficazmente con los robots para optimizar los procesos. 
 

Especialmente las pequeñas y medianas empresas han de confiar en socios experimentados y en un ecosistema robótico sólido, así como en una oferta completa de servicios y asistencia. Elegir un socio de robótica que ofrezca soluciones completas y cuente con una red fiable de integradores puede facilitar el proceso de implantación. Igualmente, a menudo es necesario recurrir a expertos externos, ya que muchas empresas no disponen de los conocimientos internos necesarios. 
 

6.- Los robots móviles de Omron están equipados con diversos sistemas de posicionamiento de navegación y alineación que garantizan que los robots puedan alinearse con la maquinaria con la máxima precisión, evitar personas y obstáculos e, incluso, seleccionar su nivel de autonomía y simplemente seguir rutas fijas si es necesario. Supervisan continuamente su entorno, ajustando sus rutas y evitando obstáculos de forma dinámica. 
 

MobilePlanner de Omron permite a los clientes utilizar fácil y eficazmente flotas de tipos heterogéneos de robots para optimizar su solución de automatización. Por ejemplo, la barra lateral del explorador de flotas agrupa a los robots por familia y subflota personalizada para facilitar su configuración y gestión. Los usuarios pueden distinguir fácilmente entre ubicación AMR u operación funcional y aplicar los cambios. La instalación acelerada de nuevas flotas es posible gracias a la herencia de configuraciones. 

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Este artículo aparece publicado en el nº 559 de Automática e Instrumentación págs.36 a 42.