Qué cobot elegir

Los robots colaborativos son máquinas complejas que trabajan codo con codo con los humanos. En un proceso de trabajo compartido, contribuyen con el operador humano y le facilitan el trabajo.

Entre los últimos avances de la robótica, la llegada de los robots colaborativos, o cobots, ha revolucionado el mundo industrial.

Los robots colaborativos son robots capaces de interactuar con su entorno. Cobots y operadores pueden trabajar en el mismo espacio, sin necesidad de barreras de seguridad. Esta interacción es posible gracias a que los robots colaborativos están equipados con sofisticados mecanismos de seguridad, basados en el control de la fuerza y la supervisión constante de lo que ocurre a su alrededor. Así pues, gracias a su sentido del tacto y a las cámaras y sistemas anticolisión especiales, coordinan sus movimientos con los de los trabajadores humanos, a la vez que evitan los accidentes.

Entre las ventajas de los robots colaborativos se encuentra su bajo coste de integración y puesta en marcha. El modo de aprendizaje de los cobots simplifica su manejo y programación. Son más flexibles que otros robots: pueden moverse de una estación de trabajo a otra y reprogramarse con facilidad.

Sus principales desventajas son su baja carga útil y su menor velocidad de funcionamiento respecto de otros robots.

Hoy, los cobots se utilizan ampliamente en la producción industrial, especialmente en el sector de la automoción, en la inspección y manipulación, y en el sector médico, en la cirugía, más en concreto.

Ver cobots

¿Qué es un cobot?
Cobot de la marca FANUC

Origen del término

El concepto de cobot fue intentado hace más de 20 años por Michael Peshkin, profesor de ingeniería mecánica en la Northwestern University de Illinois, y su colega Ed Colgate. En esa época, el sector de la robótica se centraba en la autonomía del robot y no en la cooperación con los humanos. Según ambos profesores, las personas no debían excluirse sistemáticamente del proceso al ser capaces de realizar mejor algunas tareas. Si bien, las tareas más difíciles tenían que dejarse en manos de los robots. Fue así como nació la idea de colaboración hombre-máquina.

Definición

Los robots colaborativos son robots de nueva generación, articulados con 6 ejes o más y diseñados para operar con total seguridad en un entorno industrial común con los humanos.
- Se presentan en forma de brazo simple o doble pequeño y ligero.
- Los cobots se utilizan para ensamblar piezas y para levantar y mover objetos. También pueden destinarse al envasado al final de la línea de producción.
- Siempre trabajan bajo la supervisión del operador.
- La mayoría de los cobots manejan piezas con un peso medio de entre 5 y 100 kg. En la industria aeronáutica, algunos cobots pueden levantar hasta 300 kg.
- Están equipados con sensores y cámaras que les permiten obtener un mapa su entorno, detectar a los operadores y evitar así colisiones.
- Al trabajar en estrecha colaboración con los humanos, se mueven más despacio que los robots industriales y están programados para detenerse en caso de que el brazo encuentre algún tipo de resistencia.
- Para garantizar la seguridad, un simple toque con la mano es suficiente en la mayoría de los cobots para ponerlos en marcha o detenerlos.
¿Por qué utilizar un robot industrial colaborativo?
Cobot de la marca Universal Robot

Los cobots presentan ventajas significativas respecto de los robots industriales convencionales:
- Su potencial radica en su productividad y eficacia: ayudan a los humanos en las tareas altamente repetitivas, monótonas, cansadas y peligrosas. El operador humano puede concentrarse en las tareas que requieren más cualificación y con mayor valor añadido, lo que da como resultado una mejor calidad final.
- Se instalan y programan de manera rápida y sencilla.
- A diferencia de los robots industriales, cuyo peso y rigidez impiden moverlos con facilidad, los cobots pueden ser desplazados por el operador de una tarea a otra sin necesidad de reprogramación.
- Los cobots no requieren barrera de protección. Las jaulas son a menudo muy caras, por lo que se reducen costes al no ser necesarias.
- Son menos costosos que los robots industriales convencionales —con una gama básica a partir de 10.000€— y pueden idóneos para empresas con limitación de presupuesto que quieran automatizar determinadas tareas.
- Su implementación no altera la ergonomía de la estación de trabajo existente.
- Garantizan la seguridad del trabajo en presencia de los humanos.
- Los cobots también presentan otras ventajas respecto de los sistemas totalmente automatizados: una mayor versatilidad y, por tanto, una perfecta adaptabilidad a los cambios en la producción.

¿Cómo elegir un cobot?

Los cobots presentan menos variantes que otros robots industriales. Se trata, por lo general, de robots articulados de tamaño pequeño y mediano.

Si bien, deberán elegirse con arreglo a criterios específicos:

La carga máxima —payload—.
El alcance —reach—.
El número de ejes —que suele ser de 6 o 7, aunque en algunos casos como el del Yumi, la combinación de varios brazos articulados da lugar a 14 ejes—.

En la siguiente tabla se resumen las principales tecnologías de que disponen hoy los cobots más presentes en el mercado y sus principales aplicaciones.

Cobot	Características	Aplicaciones
YuMi (ABB)	Dos brazos articulados y acolchados para una interacción más segura. Manos flexibles. Sensores para interpretar el perímetro. Una cámara para hacer un barrido del entorno y detectar operadores humanos.	Tareas de ensamblaje de piezas pequeñas en el sector de la electrónica.
Gama CR (FANUC)	Dependiendo de la gama, estos cobots pueden levantar entre 4 y 35 kg. Protección antipellizcos integrada. Piel de goma suave.	Los cobots más pequeños —4 kg— son útiles para trabajos manuales sencillos en espacios reducidos y se pueden fijar a la pared o al techo. Los más grandes —35 kg—se pueden utilizar para tareas con cargas pesadas y para el mantenimiento de máquinas y la paletización.
LBR (KUKA)	Carga de 3 a 14 kg. Sensores de par integrados en cada eje. Posibilidad de guiado con la mano y/o mediante una tableta con interfaz gráfica. El cobot se detiene al tocarlo con la mano.	Especialmente diseñado para tareas de montaje en el sector de la electrónica. Paletización. Preparación de pedidos.
Panda (Franka Emika)	Cobots altamente sensibles y versátiles. Sensores de par integrados en los siete ejes. Los robots más baratos del mercado —menos de 10.000 €—.	Tareas de control y calidad —chips, pantallas táctiles—. Tareas de embalaje —llenado y sellado de cajas—.
Gama UR (Universal Robots)	3 tipos de cobots con 6 ejes articulados. Carga de 3 a 10 kg. Suficientemente pequeños y ligeros como para poder instalarse en un escritorio. Múltiples opciones disponibles: sensores de par, piel «sensitive».	Ensamblaje. Operaciones de moldeo por inyección. Inspección de calidad. Pick and place. Encolado, soldadura. Pruebas Acondicionamiento.
Serie SIA (Yaskawa Motoman)	Brazo articulado con 7 ejes. Sensores de par en todos los ejes para permitir al robot adaptarse a su entorno.	Montaje. Inspección. Logística. Manipulación.

¿A qué aplicaciones se destinan los cobots?
Cobot de la marca ABB Robotics

Los cobots son especialmente adecuados para tareas repetitivas, para aplicaciones ligeras y para la manipulación de cargas útiles no superiores a 100 kg —excepto en la industria aeronáutica, en donde las cargas pueden alcanzar los 300 kg—.

Se encuentran, entre las aplicaciones clásicas:
- En líneas de montaje: atornillado, encolado, soldadura.
- En líneas de producción: pulido, marcado láser, pruebas de ciclo de vida, embalaje, paletización.
- En máquinas: colocación de piezas en una máquina para su mecanizado, por ejemplo.
- Pick-and-place: recogida de piezas desde un contenedor y colocación en una bandeja.
- Aplicaciones ligeras: desplazamiento de piezas por el robot y acabado del proceso por parte del humano.
Los cobots se utilizan en muchos sectores, desde la automoción hasta la electrónica de consumo, pasando por la logística, la agricultura y la medicina.

La industria del automóvil fue la primera en establecer una colaboración hombre-máquina:
- En 2013, BMW comenzó a integrar cobots en las líneas de montaje de puertas de automóviles.
- En 2013, Volkswagen introdujo cobots en la instalación de las bujías de calentamiento en sus motores.
- En 2015, Audi introdujo cobots de dos brazos y 1,40 m de altura en sus líneas de montaje en Alemania.
En la industria aeronáutica:
- Boeing ha incluido cobots en su línea de montaje 777 en Seattle.
- Nextage, un cobot semihumanoide de dos brazos diseñado por la firma japonesa Kawada, se utiliza para ensamblar los componentes del A380.
En el sector de la electrónica:
- Los cobots se utilizan para realizar tareas de ensamblaje o pruebas de ciclo de vida.
¿Cómo programar un cobot?
Cobot de la marca KUKA

A diferencia de los robots industriales convencionales, los cobots son muy fáciles de programar.
- No es necesario escribir el código fuente. El software incluido es muy intuitivo, aunque esto no significa que no haya que aprender primero a utilizar el programa.
- Otra opción de que disponen los cobots es la programación por aprendizaje: basta con guiar físicamente al robot para enseñarle qué hacer.
La programación por aprendizaje se realiza directamente en la estación de trabajo y a través de una aplicación. Para programar un cobot, se necesitará:
- Descargar la aplicación del cobot y crear las tareas.
- Enseñarle al cobot los movimientos que deba realizar tomándolo directamente por el brezo y guardarlos a continuación en la aplicación.
- Dejar que el cobot haga su trabajo.
- Reprogramarlos durante la producción de ser necesario.
¿Existen normas para la instalación de robots colaborativos?
Aunque los cobots hayan sido diseñados para trabajar con colaboradores humanos y garantizar la mayor seguridad, siguen siendo robots industriales. Como tales, deben cumplir con normas de seguridad, como cualquier otro dispositivo que funcione en un entorno industrial.

Desde 2016, la norma ISO/TS 15066 prevé directrices concretas para fabricantes y usuarios de robots colaborativos.

¿Qué dispone esta norma?
- La norma no excluye el contacto ya que este puede darse entre los cobots y los humanos.
- La norma define los umbrales de fuerza y presión de los cobots.
- Por tanto, la seguridad no se centra en la prevención de colisiones, sino en la fuerza y la presión que el operador puede soportar sin resultar herido al entrar en contacto con el robot.
¿Cuáles son los umbrales?
- La norma prevé umbrales para 29 partes del cuerpo.
- El umbral de fuerza es de 140 N para el pecho.
- El umbral de presión para el esternón y los músculos pectorales es de 120 N/cm2 y 170 N/cm2.
¿Cuáles serán las tendencias de la cobótica en el futuro?
Cobot móvil de la marque KUKA

La robótica móvil representa la nueva tendencia de la robótica industrial:
- los cobots móviles, autónomos o sobre plataforma, traen consigo la tercera revolución robótica.
- Al ser más flexibles, pueden desplazarse por toda la fábrica sin necesidad de marcado del suelo ni tampoco de imanes gracias a un sistema de guiado por láser.
- Son tan seguros como los cobots estáticos y pueden trabajar en compañía de los humanos.
- Algunos de los cobots ya presentes en el mercado: OmniRob —de KUKA— o APAS —Bosch—.
Los cobots con inteligencia artificial son también una de las principales tendencias futuras de la industria. Hoy, aún es necesario programar el cobot enseñándole cómo debe realizar una tarea. En el futuro, con la IA, se tratará simplemente de mostrar una tarea básica al cobot para que sea capaz de reproducirla, e incluso poder mejorarla con el tiempo.

Los fabricantes están trabajando igualmente en el desarrollo del lenguaje para que los cobots y los humanos puedan entablar diálogo. KUKA, por ejemplo, está desarrollando una tecnología que utiliza la PNL, esto es, la programación neurolingüística.