La robótica colaborativa permite explorar nuevas formas de automatización industrial y colaboración entre personas y robots
Descubre qué es la robótica colaborativa, cómo funcionan los cobots, sus aplicaciones industriales, ventajas, riesgos y oportunidades para las empresas.
La robótica colaborativa permite explorar nuevas formas de automatización industrial y colaboración entre personas y robots. Descubre qué son los cobots, cómo funcionan, sus aplicaciones, ventajas y limitaciones, y qué papel desempeñan la inteligencia artificial y ROS 2.
Robótica colaborativa: qué es, cómo funciona y qué oportunidades ofrece a la industria
La robótica colaborativa está ampliando las posibilidades de automatización de los procesos industriales. Los robots colaborativos, también conocidos como cobots, permiten desarrollar aplicaciones en las que personas y sistemas robóticos pueden compartir espacios de trabajo o colaborar en determinadas operaciones, siempre que se cumplan las condiciones de seguridad necesarias.
Su interés no reside únicamente en automatizar tareas repetitivas. También permite explorar nuevas formas de organizar la producción, combinar las capacidades humanas y robóticas y adaptar determinados procesos a las necesidades de las empresas.
Para las pequeñas y medianas empresas industriales, comprender qué es la robótica colaborativa, cómo funciona y cuáles son sus limitaciones constituye un primer paso para identificar oportunidades de robotización.
En este artículo exploramos sus fundamentos, principales aplicaciones, ventajas, riesgos y criterios para evaluar su incorporación a la industria.
¿Qué es la robótica colaborativa?
La robótica colaborativa es un ámbito de la robótica industrial centrado en aplicaciones que permiten la interacción o colaboración entre personas y sistemas robóticos dentro de un entorno de trabajo.
A diferencia de muchas instalaciones robotizadas tradicionales, en las que los robots operan dentro de espacios físicamente separados de los trabajadores, determinadas aplicaciones colaborativas permiten compartir espacios o realizar operaciones coordinadas.
Sin embargo, la diferencia fundamental no reside simplemente en utilizar un robot de menor tamaño o instalarlo sin barreras de protección.
Una aplicación robótica colaborativa debe diseñarse considerando las tareas, las personas, el robot, sus herramientas y las condiciones de seguridad del conjunto.
Por ello, un robot comercializado como colaborativo no convierte automáticamente en segura cualquier aplicación en la que participe.
La colaboración puede adoptar diferentes formas, desde compartir una zona de trabajo en momentos distintos hasta desarrollar operaciones en las que una persona y un robot intervienen de manera coordinada.
¿Qué es un cobot y en qué se diferencia de un robot industrial convencional?
Un cobot es un robot diseñado para facilitar su utilización en aplicaciones colaborativas, siempre que la integración y las condiciones de funcionamiento sean adecuadas.
Muchos cobots incorporan características como sensores de fuerza, sistemas de supervisión del movimiento, programación guiada o funciones de seguridad que pueden facilitar su integración en determinados entornos industriales.
No obstante, estas características varían según el fabricante y el modelo.
Robot industrial y robot colaborativo
| Aspecto | Robot industrial convencional | Cobot |
| Diseño | Puede priorizar grandes cargas, velocidad o alcance. | Suele incorporar características orientadas a facilitar aplicaciones colaborativas. |
| Interacción humana | Puede requerir separación física u otras medidas de protección. | Puede facilitar espacios compartidos bajo condiciones de seguridad evaluadas. |
| Programación | Depende del fabricante y del sistema de control. | Algunos modelos permiten programación guiada e interfaces simplificadas. |
| Aplicaciones | Amplia variedad de procesos industriales. | Especial interés en determinadas tareas de manipulación y operaciones flexibles. |
Comparación orientativa. Las capacidades reales dependen del modelo, la herramienta y la aplicación.
Ambas categorías pueden utilizarse en aplicaciones industriales avanzadas. De hecho, un robot industrial convencional también puede formar parte de una aplicación colaborativa si el sistema se diseña y protege adecuadamente.
La elección debe partir de los requisitos del proceso, no de la denominación comercial del robot.
¿Cómo funciona un robot colaborativo?
Un robot colaborativo combina diferentes componentes mecánicos, electrónicos y de software para ejecutar movimientos y operaciones programadas.
Aunque su arquitectura depende del modelo, podemos identificar cinco elementos fundamentales.
1. Estructura mecánica y actuadores
El brazo robótico dispone de articulaciones y mecanismos de accionamiento que permiten posicionar y mover su herramienta.
2. Sensores
Proporcionan información sobre variables como posición, velocidad o fuerza. Algunos sistemas incorporan sensores externos, como cámaras.
3. Sistema de control
Coordina los movimientos y procesa las instrucciones, las señales de los sensores y las condiciones de funcionamiento.
4. Herramienta o elemento terminal
Es el dispositivo que realiza la operación: una pinza, una ventosa, una herramienta de montaje u otro elemento especializado.
5. Software y programación
Definen las operaciones, trayectorias, secuencias y condiciones que debe ejecutar el sistema robótico.
Estos elementos trabajan de manera coordinada. Por ejemplo, en una aplicación de manipulación, el robot puede desplazarse hasta una pieza, cerrar una pinza, trasladarla y depositarla en una posición determinada.
Cuando se incorporan cámaras, sistemas de planificación avanzada o inteligencia artificial, es posible desarrollar aplicaciones capaces de adaptarse a determinadas variaciones del entorno.
Principales aplicaciones de la robótica colaborativa en la industria
La robótica colaborativa puede aplicarse a diferentes sectores industriales, desde la fabricación de componentes hasta el envasado y la preparación de productos.
En IngenieriaRobotica.es prestamos especial atención a tres ámbitos.
1. Manipulación y transferencia de piezas
Una de las aplicaciones más habituales de los brazos robóticos consiste en recoger, trasladar y colocar objetos.
Estas operaciones pueden realizarse entre estaciones de trabajo, máquinas, bandejas o zonas de almacenamiento.
Por ejemplo, una empresa que fabrica pequeños componentes puede estudiar la utilización de un robot para trasladar piezas desde una estación de producción hasta una bandeja de salida.
La viabilidad dependerá de factores como el peso, la geometría y la posición de las piezas, el tiempo de ciclo requerido y las características del entorno.
2. Envasado, embalaje y final de línea
Los procesos de envasado y embalaje ofrecen oportunidades para estudiar aplicaciones de robótica colaborativa.
Entre ellas se encuentran la manipulación de productos, la preparación de cajas, la colocación de unidades y determinadas operaciones de final de línea.
En una empresa de packaging, por ejemplo, podría analizarse la automatización de una tarea repetitiva de colocación de productos en envases.
Antes de seleccionar un robot sería necesario estudiar los ritmos de producción, el espacio disponible, la variabilidad de los productos y la integración con el resto de la línea.
3. Manipulación asistida por visión artificial
La visión artificial permite incorporar información visual a los sistemas robóticos.
Mediante cámaras y técnicas de procesamiento de imágenes, una aplicación puede identificar determinados objetos, estimar su posición y utilizar esa información para planificar una operación.
Esto resulta especialmente interesante cuando las piezas no siempre aparecen en una posición previamente definida.
La integración de visión artificial y robótica también permite explorar aplicaciones de inspección, clasificación y manipulación de productos.
¿Qué ventajas puede ofrecer la robótica colaborativa a una empresa?
La incorporación de robots colaborativos puede generar beneficios operativos, pero estos no son automáticos ni iguales para todas las empresas.
Su impacto depende del proceso seleccionado, la integración tecnológica y la organización del trabajo.
Automatización de tareas repetitivas
Permite estudiar la transferencia de determinadas operaciones repetitivas a sistemas robóticos.
Mejora potencial de la productividad
Puede contribuir a mejorar la regularidad de las operaciones y la utilización de determinados recursos productivos.
Flexibilidad operativa
Algunas aplicaciones permiten adaptar la programación a diferentes productos o secuencias de trabajo.
Nuevas formas de colaboración
Permite explorar una distribución de tareas entre personas y robots según sus respectivas capacidades.
Reducción potencial de determinadas exposiciones
Puede ayudar a reducir la exposición a ciertas tareas repetitivas o físicamente exigentes, siempre que el nuevo sistema se diseñe adecuadamente.
La cuestión fundamental no es cuántas ventajas ofrece un fabricante, sino cuáles pueden materializarse en un proceso industrial concreto.
¿Cuáles son las limitaciones y los riesgos de la robótica colaborativa?
La robótica colaborativa no es una solución universal para automatizar cualquier operación.
Existen limitaciones relacionadas con la capacidad de carga, el alcance, la velocidad, la precisión, la complejidad de las tareas y las características del entorno.
Además, la herramienta instalada en el robot y los objetos manipulados pueden introducir riesgos adicionales.
Un cobot equipado con una herramienta cortante, por ejemplo, requiere considerar los peligros asociados a esa herramienta, independientemente de las funciones de seguridad del brazo robótico.
También deben analizarse los riesgos derivados de posibles atrapamientos, colisiones y movimientos inesperados.
La seguridad debe evaluarse sobre la aplicación completa, no únicamente sobre el robot.
En el ámbito de la seguridad de aplicaciones colaborativas, las normas ISO 10218 y la especificación ISO/TS 15066 constituyen referencias técnicas relevantes. Su aplicación debe considerar las ediciones vigentes, el contexto normativo y las características de cada instalación.
La simulación puede ayudar a estudiar movimientos y detectar determinados problemas, pero no sustituye una evaluación de riesgos ni una validación de seguridad de maquinaria real.
ROS 2: una tecnología para desarrollar aplicaciones robóticas
![[ROS2] Universal Robots UR5e 협동로봇 제어 프로젝트 (3)](https://images.openai.com/static-rsc-4/dH3xq4tGGBhKGRuPZ50EXaFs7a7cK1V1RvkgdiztWSjA09UcIEB5JW2S1UwroRo9A3P0q-tgpYceZ8En32Y3MUTIfpglJOVBIEMJDfjbRG3oi6O7mPAX4uowDYET0LgwVofJji2LZYQk8J7SIgxKa0jwRH-GAgyDz8tCCubU7Dg?purpose=inline)
La robótica colaborativa no depende exclusivamente del hardware. El software desempeña un papel fundamental en la programación, integración y evolución de los sistemas.
ROS 2 (Robot Operating System 2) es un conjunto de herramientas y bibliotecas de código abierto que facilita el desarrollo de aplicaciones robóticas.
Permite organizar componentes de software, intercambiar información entre ellos e integrar diferentes funcionalidades.
En determinadas aplicaciones, ROS 2 puede utilizarse junto con herramientas como MoveIt 2, orientada a la planificación de movimientos, y Gazebo, utilizada para simular robots y entornos físicos.
Estas tecnologías ofrecen posibilidades para aprender, experimentar y desarrollar aplicaciones virtuales antes de abordar una posible implementación física.
No obstante, ROS 2 no es imprescindible para todas las aplicaciones de robótica colaborativa. Muchos robots disponen de herramientas de programación propias que pueden resultar suficientes para determinadas tareas.
En IngenieriaRobotica.es exploraremos ROS 2 como una de nuestras principales líneas tecnológicas, con especial atención a la manipulación robótica y la simulación.
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¿Cómo identificar una oportunidad de robotización en una empresa?
Antes de adquirir un robot colaborativo, conviene estudiar el proceso que se desea mejorar.
La decisión debería comenzar por una pregunta: ¿qué problema operativo queremos resolver?
Una evaluación preliminar puede organizarse en cinco etapas.
- Identificar el procesoDescribir la operación actual, sus tareas, tiempos, recursos y principales dificultades.
- Analizar los requisitosEstudiar las piezas, herramientas, movimientos, ritmos de producción y condiciones del entorno.
- Explorar alternativasComparar la robótica colaborativa con otras posibilidades de automatización o mejora del proceso.
- Evaluar la viabilidadConsiderar la inversión total, los costes de integración, la productividad esperada, los riesgos y las necesidades de formación.
- Definir los siguientes pasosDeterminar si procede realizar un estudio técnico especializado, una simulación o una prueba de concepto.
Este enfoque evita comenzar por la tecnología antes de comprender las necesidades del proceso.
También permite reconocer situaciones en las que la robótica colaborativa no resulta adecuada o en las que otra solución puede responder mejor a los requisitos industriales.
El futuro de la robótica colaborativa y la inteligencia artificial
La combinación de robótica, visión artificial e inteligencia artificial abre nuevas posibilidades para desarrollar sistemas capaces de interpretar información del entorno y adaptar determinadas operaciones.
Entre las líneas de investigación se encuentran la manipulación de objetos en posiciones variables, la planificación avanzada de movimientos y el aprendizaje de habilidades robóticas.
Sin embargo, es importante distinguir entre las capacidades demostradas en entornos de investigación y las soluciones suficientemente validadas para su utilización industrial.
La fiabilidad, la seguridad, la integración y la justificación económica seguirán siendo aspectos fundamentales para evaluar cada aplicación.
En IngenieriaRobotica.es exploraremos estas tecnologías desde una perspectiva práctica, conectando la experimentación con los problemas reales de la industria.
IngenieriaRobotica.es: conocimiento y experimentación en robótica colaborativa
IngenieriaRobotica.es es el Laboratorio de Ingeniería Robótica del Centro de Competencia IAGenerativa.es.
Nuestra actividad se centra en la robótica colaborativa, la programación y simulación con ROS 2 y la integración de inteligencia artificial en sistemas robóticos.
El propósito es construir conocimiento, desarrollar progresivamente capacidades técnicas y explorar aplicaciones industriales que puedan aportar valor a las empresas.
Nuestro primer proyecto previsto, Laboratorio 01, se dedicará a la simulación de una aplicación de manipulación robótica mediante ROS 2.
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Nota de autoría: Este artículo ha sido desarrollado con el apoyo de herramientas de inteligencia artificial, a partir de una iniciativa humana y bajo dirección, supervisión y revisión editorial humana. La inteligencia artificial se ha utilizado como herramienta de apoyo para la investigación, estructuración y redacción del contenido.