Los robots son un mercado inmenso, estimado en más de 37.370 millones de dólares en 2023 y proyectado para superar los 45.100 millones en 2028, abarcando múltiples áreas que van desde el segmento industrial hasta el uso doméstico. Siendo este último, el que más ha contribuido a su popularización en la región.
Gráfico: Statista.
Nacimiento de la robótica industrial
Sus cimientos se remontan a los años 50, cuando George Devol dio vida al primer robot industrial, una máquina de dos toneladas que ejecutaba de manera autónoma la transferencia de objetos mediante actuadores hidráulicos. Desde entonces, a medida que sensores, electrónica y software han evolucionado, los robots industriales han expandido sus capacidades, abarcando labores complejas como soldadura, pintura, ensamblaje, embalaje, paletización, inspección y pruebas, realizadas con velocidad, precisión y repetibilidad.
En las décadas de 1960 y 1970, ante la creciente necesidad de automatizar tareas intensivas en mano de obra en la manufactura, la robótica industrial transitó de cargas pesadas a manipulación de materiales y labores precisas. Esto impulsó la creación de robots eléctricos más compactos con controles avanzados, microprocesadores, motores miniaturizados, giroscopios y servomecanismos, ideales para ensamblajes más ligeros como ajuste de pernos y tuercas.
En los años 80, surgió un renovado interés y entusiasmo por la robótica, concebida como las “máquinas del futuro”. Ingenieros, reconociendo su potencial, lideraron avances para respaldar el desarrollo industrial y fortalecer la competitividad manufacturera. En este periodo, se sentaron las bases del actual robot industrial al integrar sensores avanzados y primitivos sistemas de visión artificial.
¿Qué es la robótica industrial?
La robótica industrial es un campo especializado que aborda la aplicación de robots en entornos de producción y manufactura. Está orientada a la automatización de tareas dentro de procesos industriales, utilizando máquinas programables para realizar actividades específicas, como ensamblaje, soldadura, paletización, y otras funciones relacionadas con la producción. Estos robots industriales están diseñados para mejorar la eficiencia, la precisión y la seguridad en la fabricación, contribuyendo a la optimización de los procesos y a la reducción de costos en el ámbito industrial. La robótica industrial ha evolucionado con avances tecnológicos, incorporando sensores, visión artificial y sistemas de control avanzados.
Qué es un robot, varias definiciones
- La RIA (Instituto de Robótica de América) y expertos en robótica industrial han definido al robot como una herramienta reprogramable multifuncional, diseñada para realizar movimientos preprogramados en entornos industriales específicos. Esta herramienta, según la definición común, puede manipular objetos y, una vez en el lugar de trabajo, adquirir datos del entorno para desarrollar inteligencia artificial y optimizar sus operaciones.
- Desde una perspectiva más pragmática, se destaca la definición simple, que resalta la conexión inteligente entre percepción y acción como característica fundamental de los robots.
- La norma ISO 8373 complementa estas visiones, describiendo al robot como un sistema reprogramable y multifuncional con control automático, capaz de realizar operaciones de automatización industrial.
En conjunto, estas definiciones subrayan que un robot va más allá de ser una herramienta mecánica, siendo un sistema conectado con estructuras subyacentes que le permiten ejecutar tareas programadas y ajustar su funcionamiento mediante la adquisición de inteligencia para procesar datos externos de manera eficiente.
¿Qué hace la robótica industrial?
La robótica industrial se dedica al diseño, desarrollo y aplicación de sistemas robóticos para la automatización de procesos en entornos industriales. Su principal objetivo es mejorar la eficiencia y la productividad en la fabricación y otros sectores relacionados. Los robots industriales son dispositivos programables y multifuncionales que realizan tareas específicas, como ensamblaje, soldadura, manejo de materiales, pintura y empaquetado, entre otras. Estos sistemas autónomos, equipados con sensores y actuadores avanzados, permiten realizar operaciones de manera precisa y repetitiva, reduciendo los costos laborales, mejorando la calidad del producto y aumentando la seguridad en el lugar de trabajo. La robótica industrial desempeña un papel fundamental en la evolución de la manufactura hacia entornos más eficientes y flexibles.
Componentes de un sistema robótico
Un sistema robótico consta de varios componentes esenciales que trabajan en conjunto para realizar tareas específicas. Los principales componentes de un sistema robótico son:
Estructura mecánica
- Manipulador o Brazo Robótico: La parte mecánica que realiza movimientos y lleva a cabo tareas específicas.
- Actuadores: Dispositivos mecánicos que generan movimiento en las articulaciones del robot.
Sistema de potencia
- Fuentes de Energía: Proporcionan la energía necesaria para el funcionamiento del robot.
- Motores: Convierten la energía en movimiento para accionar las articulaciones y otras partes móviles.
Sensores
- Sensores de Posición y Retroalimentación: Permiten al robot conocer su posición y orientación en el espacio.
- Sensores de Fuerza y Tacto: Proporcionan información sobre la interacción del robot con su entorno.
Controlador
- Unidad de Procesamiento: Procesa la información de los sensores y envía comandos a los actuadores.
- Software de Control: Programas que determinan el comportamiento y las tareas que el robot debe realizar.
Interfaz de usuario
Panel de Control: Permite a los operadores humanos interactuar con el robot y supervisar sus acciones.
Sistema de comunicación
Redes y Protocolos: Facilitan la comunicación entre el robot y otros sistemas, como computadoras o sistemas de control central.
End-Effector o herramienta final
La parte del robot que realiza la tarea específica para la que fue diseñado, como una pinza, soldador, o sensor.
Sistemas de seguridad
Garantizan un entorno seguro, como sensores de proximidad o cortes de energía en situaciones de emergencia.
Control de movimientos en robótica
El control de movimientos en robótica industrial es un aspecto fundamental para garantizar la precisión y eficiencia en la ejecución de tareas. Este proceso implica la coordinación de actuadores y la gestión de la trayectoria del robot para lograr movimientos específicos. La retroalimentación de sensores, como encoders y sensores de posición, proporciona información crucial para ajustar y corregir la posición del robot en tiempo real. Los algoritmos de control, ejecutados por el sistema de procesamiento, interpretan los datos de los sensores y generan comandos para los actuadores, asegurando así un desplazamiento preciso y adaptativo. La optimización continua de estos sistemas contribuye a mejorar la productividad y la seguridad en entornos industriales automatizados.
Gráfico: MikiPulley
Tipos de robots industriales según su función y diseño
Aparte de su finalidad, los robots también presentan otras subdivisiones. Por ejemplo, en el caso de los robots industriales, estos pueden dividirse según su estructura y cantidad de articulaciones que imitan el funcionamiento de las extremidades de los seres humanos y sus componentes (hombros, codos, muñecas, etc).
De esta forma, entre más ejes tenga un robot industrial, más secciones podrán mover posibilitando labores más complejas, llegando a existir robots de 6 articulaciones.
Gráfico: MikiPulley
Todos estos robots tienen componentes que se dividen en elementos mecánicos, electrónicos y un software que les permite procesar la información y tomar decisiones. Por cierto, estos robots no son tan nuevos como suele creerse; el primer robot industrial programable fue creado por George Devol en 1954.
Existen diversos tipos de robots industriales actualmente:
Robots Manipuladores
Estos robots tienen brazos articulados y están diseñados para mover y manipular objetos en el espacio tridimensional. Son versátiles y se utilizan en diversas aplicaciones, como ensamblaje, soldadura y manejo de materiales.
Robots SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)
Este tipo de robot tiene un diseño similar al manipulador, pero con articulaciones adicionales que le brindan más flexibilidad en el plano horizontal. Son ideales para tareas de ensamblaje de alta velocidad y precisión.
Robots Cartesianos
Con movimiento lineal en ejes perpendiculares, estos robots son adecuados para aplicaciones que requieren movimientos rectilíneos. Se utilizan comúnmente en procesos de picking y placing.
Robots Delta
Con brazos conectados a una plataforma central, los robots delta son rápidos y precisos. Se utilizan en aplicaciones que requieren movimientos rápidos y precisos, como la selección y empaque en líneas de producción.
Robots Cilíndricos
Descripción: Estos robots tienen un diseño similar a un brazo humano y se utilizan para tareas específicas que requieren movimientos circulares. Son comunes en aplicaciones de soldadura y pintura.
Robots Colaborativos (Cobots)
Diseñados para trabajar junto a humanos de manera segura, los cobots son robots colaborativos que pueden realizar tareas variadas, desde ensamblaje hasta inspección, sin necesidad de barreras de seguridad.
Robots SCARA Paralelos
Combinan características de los robots SCARA y los robots paralelos, ofreciendo alta velocidad y precisión. Se utilizan en aplicaciones que requieren movimientos rápidos y control de alta precisión.
Robots de Soldadura
Especializados en realizar operaciones de soldadura, estos robots son programables para realizar uniones precisas en procesos como la soldadura por arco.
Robots de Pintura
Diseñados para aplicar recubrimientos de pintura de manera uniforme en productos, estos robots se utilizan en la industria automotriz y otras aplicaciones de acabado.
Clasificación de robos según su nivle de autonomía
Nivel 1: Operación Totalmente Manual
Caracterizado por robots totalmente controlados por operadores humanos sin automatización autónoma.
Nivel 2: Asistencia Manual
Incluye robots que pueden realizar algunas tareas de forma semiautónoma, pero aún requieren supervisión y control humano constante para la operación segura y eficiente.
Nivel 3: Automatización Condicional
Implica robots capaces de realizar tareas de manera autónoma en entornos específicos y bajo ciertas condiciones, pero aún dependen de la intervención humana en situaciones más complejas o imprevistas.
Nivel 4: Automatización Alta
Incluye robots altamente autónomos que pueden realizar la mayoría de las tareas sin intervención humana en entornos predefinidos, pero aún pueden requerir supervisión en circunstancias excepcionales.
Nivel 5: Automatización Total
Caracterizado por robots completamente autónomos que pueden operar de manera independiente en cualquier entorno y realizar una amplia gama de tareas sin supervisión humana constante. Este nivel implica una autonomía total en la toma de decisiones y ejecución de acciones.
Robots industriales según la clasificación ANSI y RIA
Dada su variedad, instituciones como la RIA (Robotic Industries Association) y la ANSI (American National Safety Institute) han creado una regulación buscando garantizar la existencia de entornos de trabajo más seguros.
Qué es ANSI y RIA
La ANSI (American National Standards Institute) es una organización que desarrolla y promueve estándares para diversas industrias en los Estados Unidos, incluida la robótica. Por otro lado, la RIA (Robotic Industries Association) es una asociación comercial afiliada a la ANSI que se centra específicamente en la promoción y el desarrollo de estándares de seguridad y eficiencia para la industria de la robótica en América del Norte. Ambas entidades desempeñan un papel crucial en la establecimiento de normativas que guían el diseño, fabricación y uso seguro de sistemas robóticos en diversos sectores.
Gráfico: The Factory Science.
- Autonomous Mobile Robots (AMR): Los robots móviles autónomos (AMR) son aquellos capaces de desplazarse sin necesidad de supervisión humana, ni seguir una trayectoria fija predeterminada.
- Industrial Mobile Robots (IMR) Tipo A: Estos robots son capaces de realizar tareas sin interacción humana, pero antes se debe entregarles un diseño 2D del entorno de trabajo.
- Industrial Mobile Robots (IMR) Tipo B: Es similar al tipo A, pero puede hacer que cualquier máquina de movimiento manual se convierta en máquina autónoma mediante la integración de tecnologías.
- Industrial Mobile Robots (IMR) Tipo C: También parecido al tipo A, pero se le puede realizar una configuración adicional: un manipulador móvil o un brazo robótico. Puede utilizarse en muchas aplicaciones, como inspección, recogida y colocación y transporte de materiales.
Tipos de robots industriales según su capacidad y flexibilidad.
Algunos de los beneficios más grandes de la robótica industrial no son solo la mayor eficiencia y rapidez de las operaciones, sino que también eliminan el error humano y, al mismo tiempo, protegen la vida de los empleados en entornos peligrosos.
En este escenario, se suele hablar de varios tipos de automatización de operaciones, tales como:
Gráfico: Control Freaks Ltd.
- Automatización fija o “Automatización dura”, nos referimos a los robots creados para realizar una sola labor de forma repetitiva, lo que hacen con gran eficiencia y en menos tiempo. Su desventaja es que solo sirven para esa labor y son inflexibles, lo que limita su campo de acción.
- Automatización programable es lo opuesto y se destaca por su flexibilidad, permitiendo cambiar de roles modificando el programa que rige a cada robot. Aunque no es tan eficiente como la automatización fija, este modelo es muy útil para empresas que fabrican varios tipos de productos por lotes.
- Automatización flexible o “automatización suave” es un punto intermedio con un rango de flexibilidad. Generalmente, se trata de varios robots conectados entre sí. En esencia, busca fabricar distintos tipos de productos sin perder tiempo al reprogramarlos.
Aplicaciones de la robótica en la industria por sectores
Buscando ser más eficientes, reducir sus costos y ser más resistentes a los cambios (recordemos cómo varias industrias se paralizaron por la falta de mano de obra durante la pandemia), la robótica industrial sigue creciendo. Para el 2021, se estima que existían 413.254 robots industriales en el planeta, que crecen anualmente un 5.1 %.
De esta forma, las ventas de robótica industrial más importantes del momento se presentan en China, Japón y Alemania, con volúmenes estimados en 1.500 millones, 1.200 millones y 710 millones de dólares, respectivamente. Sin embargo, es importante recordar otras economías claves en robótica, como son Singapur y Corea del sur.
En lo que se refiere a verticales de mercado, el principal impulsor del momento es el sector electrónico, que se estima generará cifras de 2.800 millones de dólares para 2026, seguido del sector automovilístico con 2.400 millones de dólares para el mismo año.
Otros protagonistas son el sector de alimentos (800 millones de dólares), el sector siderúrgico (800 millones de dólares) y el químico (500 millones).
Algunos de los usos de los robots en estos nichos de mercado son específicamente en tareas de:
- Soldadura y pintura
- Creación de placas de circuito de energía
- Manipulación robotizada de materiales
- Recolección y empaquetado
- Plegado
- Ensamblaje
- Pulido
- Modelado
- Pruebas de calidad y resistencia
Perfiles Profesionales en la Robótica
En el ámbito de la robótica industrial, diversas profesiones desempeñan roles fundamentales en el diseño, desarrollo, implementación y mantenimiento de sistemas robóticos. Algunas de las profesiones vinculadas a la robótica industrial incluyen:
Ingeniero en robótica:
Responsable del diseño y desarrollo de sistemas robóticos, así como de la programación y control de los robots industriales.
Ingeniero electrónico:
Especializado en la electrónica aplicada a la automatización, incluyendo la integración de sensores y sistemas de control.
Ingeniero mecatrónico:
Combina conocimientos de ingeniería mecánica, electrónica e informática para abordar proyectos de automatización y robótica.
Técnico en automatización industrial:
Encargado de la instalación, configuración y mantenimiento de sistemas automáticos y robots en entornos industriales.
Programador de robots:
Se especializa en codificar y desarrollar algoritmos para controlar el comportamiento y las funciones de los robots industriales.
Ingeniero de control y automatización:
Diseña sistemas de control para la automatización industrial, colaborando en el desarrollo de procesos robóticos.
Especialista en visión por computadora:
Implementa tecnologías de visión para que los robots puedan interpretar y reaccionar a su entorno de manera autónoma.
Técnico en mantenimiento de robots:
Encargado de garantizar el funcionamiento óptimo de los robots, realizando tareas de mantenimiento preventivo y correctivo.
Investigador en Inteligencia Artificial:
Contribuye al avance de la inteligencia artificial aplicada a la toma de decisiones y adaptabilidad de los robots industriales.
Experto en seguridad robótica:
Se centra en garantizar que los sistemas robóticos cumplan con los estándares de seguridad, minimizando riesgos en entornos industriales.
Gráfico: Freelancermap
Esta diversidad de conocimientos les permite realizar varias labores que van desde la automatización y control de procesos industriales hasta el diseño, creación y mantenimiento de todo tipo de robots. Un rol por el que, en 2022, recibían sueldos que comenzaban desde los 61.000 dólares anuales hasta los 126.000 según la experiencia del profesional.
Casos de estudio de éxito en la implementación de robots
Existen miles de casos de estudio de robótica en el sector industrial que van desde laboratorios hasta el sector de alimentos. Algunos de los ejemplos más conocidos son firmas automovilísticas como BMW, que para 2018 ya tenían el 95% de la producción automatizada. En 2020, esta firma encargó la entrega de más de 5.000 robots adicionales a la firma alemana Kuka.
Otro ejemplo destacado es Corea del Sur, el país con la mayor relación entre robots y trabajadores (932 robots por cada 10.000 empleados), donde varios gigantes ya conocidos en el mercado, como Samsung y LG, tienen divisiones en esta área. Como muestra, LG es dueña del 30% de Robostar, una empresa conocida en el campo de semiconductores y automóviles.
Aunque Colombia no cuenta con una gran presencia en este campo industrial y la mayoría de los robots industriales son importados de otros países, existen algunos casos de éxito locales, como el caso de Sunnyapp, una firma huilense que ya ha limpiado más de 100.000 paneles solares.
Futuro del empleo con la robótica industrial
Según el Foro Económico Mundial, la automatización generada por la robotización industrial generará una demanda de profesionales altamente capacitados. Pero no se trata de un fenómeno nuevo, ya que desde la década de los ochenta, la tecnología ha reducido la demanda de trabajos básicos, especialmente en la manufactura.
De esta forma, los robots industriales, y los robots en general, seguirán creciendo en labores altamente repetitivas. Además, gracias a sus avances, se espera que la robotización traiga de regreso grandes plantas de producción a los países más desarrollados en lugar de tercerizar su fabricación en países con salarios más bajos. En otras palabras, estamos hablando de una transformación de las cadenas de suministro global derivadas por el avance tecnológico.
Porcentaje de trabajadores con alto riesgo de ser reemplazados por robots
América Latina no escapa a esta tendencia. Un estudio del BID, Banco Interamericano de Desarrollo, llamado “El futuro del trabajo en América Latina y el Caribe”, da a conocer las probabilidades que tiene un trabajador de ser reemplazado por un robot.
Sin embargo, también es cierto que solo el 0.6% de los robots del planeta terminan en América Latina y el Caribe. Mientras que Estados Unidos tiene 131 robots por cada mil trabajadores, Chile y Colombia solo cuentan con 10 y 3, respectivamente. Otro factor a tener en cuenta es que en Latinoamérica la mano de obra es más barata y, al mismo tiempo, el costo de adquisición de los robots es más alto.
Otros estudios de la OCDE afirman que las predicciones sobre el posible reemplazo de trabajadores por robots están sobredimensionadas. Además, la automatización se realiza sobre labores, no en empleos.
Futuro de los humanos en relación con la robótica industrial
El futuro de la relación entre humanos y la robótica industrial está marcado por la continua automatización de tareas rutinarias, con la consiguiente transformación del mercado laboral. Aunque la adopción de robots puede resultar en la pérdida de empleos tradicionales, también genera nuevas oportunidades en roles especializados, como diseño, mantenimiento y supervisión de sistemas robóticos. La introducción de robots colaborativos fomenta una interacción más estrecha entre humanos y máquinas, facilitando la coexistencia en entornos laborales. Se espera que los humanos se enfoquen en tareas creativas y cognitivas, aprovechando la tecnología para liberar tiempo y abordar desafíos más complejos. La adaptabilidad, el aprendizaje continuo y la consideración ética serán fundamentales para garantizar una convivencia exitosa y beneficiosa en esta nueva era de la robótica industrial.
Fabricantes de robótica en Colombia destacados
ROBOTIKA S.A.S destaca como la vanguardia en Colombia, siendo la pionera en la automatización integral de procesos mediante la utilización de robots industriales, y liderando la promoción de la robótica industrial en nuestro territorio. Se distinguen como expertos en la integración de robots industriales, respaldados por una sólida experiencia y aplicaciones prácticas. Brindan asesoramiento especializado y llevan a cabo la ejecución de proyectos que involucran celdas robotizadas, ajustadas a los requisitos técnicos específicos y a la capacidad real de inversión de nuestra industria nacional.
