Brazos Robóticos ¿Que son, Como Funcionan y que Tipos existen?

La Robótica Industrial y sus desarrollos a lo largo del siglo XX y XXI, han ido creando y conformando un conjunto de instrumental que ha permitido lograr importantes avances. Los brazos robóticos industriales sin duda se constituyen en uno de los hitos fundamentales en comprender los aportes que ha logrado realizar la Robótica Industrial en distintas áreas.

¿Qué es un Brazo Robótico?

En esencia son robots articulados pues un brazo mecánico es construido y elaborado con estructuras de carácter flexible y conformadas por articulaciones adaptables que permiten ejecutar un amplio rango de movimientos y funciones simulando a un brazo humano.

Tienen como principal característica el cumplir la funciones de agilizar actividades, tareas y funciones que requieren una actividad de repetividad y precisión con entornos humanos seguros; durante los procesos de automatización de líneas de producción y manipulación de máquinas en diferentes industrias: Mecánica, Minería, Automovilística, Farmacéutica, Alimenticia etc.

Partes que lo conforman

Las partes o componentes que conforman un brazo robótico según sus principales actividades de funcionamiento son:

  • Controlador: Se constituye por un micrordenador con unidad central encargado de calcular los procesos, movimientos y comandos a ejecutar.
  • Actuadores: Corresponde a los motores encargados de generar fuerza para los movimientos.
  • Manipulador: Parte mecánica que cumple la función de realizar los movimientos de los brazos mecánicos.
  • Articulaciones y Muñeca: Subpartes de los manipuladores, y permiten generar los movimientos lineales y angulares.
  • Muñeca: Es una parte de los robots industriales encargada de realizar los movimientos de elevación, desviación y giro, según el tipo de funciones.
  • Mano robótica o Gripper: Es la extensión final de la muñeca y cumple la función de la tarea de movimiento mecánico final, según sea el componente que corresponde a una pinza o alguna herramienta que cumpla las funciones de las condiciones de trabajo.

El funcionamiento generalmente de los brazos robóticos es mediante la ejecución de un conjunto de lenguajes de programación que establecen las principales funciones, además de la incorporación de sensores que consolidan los objetivos de automatización para poder ejecutar las referencias por: fuerzas, aceleración, temperatura, ubicación etc, durante la realización de sus actividades.

Breve historia de los Brazos Robóticos en la Industria

Los avances en el área de la ingeniería como: la mecánica, electrónica, informática y telecomunicaciones permitió el advenimiento de los brazos robóticos en la industria. No es extraño que los avances fueran cada vez más rápido y permitió la incorporación en diversos sectores por su aplicabilidad.

Te describiremos los principales aportes de forma cronológica en la historia:

1938: H. Roselund y W. Pollard, construyen el primer brazo robótico articulado para ser utilizado en pintura en Spray.

1960: George Devol diseña un brazo robótico industrial “Unimate” para la fábrica de General Motors.

1963: American Machine y Foundry crean el robot comercial “Versatran”, como brazos robots manipuladores.

1974 R.C. Bolles y R.P. Paul, crean un brazo robótico con realimentación visual y de fuerzas capaz de instalar una bomba De agua.

1978: P.M. Will y D.D. Grossman, crean brazos robóticos para el montaje de motores en IBM.

1989: R. Brooks y A.M. Flynn, publican un artículo que fundamentó las bases teóricas de la utilización de los brazos robóticos industriales, al sugerir el cambio de paradigma al indicar que se construyan más robots pequeños y más baratos.

2005: General Motors instala el primer brazo robótico capaz de levantar y apilar piezas pesadas y de material caliente.

2019: Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, en colaboración con la Universidad de Minnesota, crearon un primer brazo robótico exitoso de la historia controlada por la mente.

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¿En cuales industrias se aplican?

Los brazos robóticos tienen diversas aplicaciones industriales, su incorporación ha resultado en un dinámico proceso que ha permitido optimizar las diversas líneas de producción y actividades de numerosas industrias.

Industria Automotriz: Son robots que se utilizan para la creación, ensamblaje, soldadura por arco y pintura de distintas piezas pertenecientes al proceso de producción.

Industria Aeroespacial: Permiten la inspección y reparación a distancia de diversos objetos: satélites, telescopios y ayudar en la carga y descarga de material.

Industria de Alimentos: Pueden emplearse para actividades de paletizado, traslado, embalaje de diversos productos.

Industria de Manufactura: Son útiles en procesos de realizar tareas desplazamiento de cargas pesadas, pick and place, atornillado y traslado de piezas estáticas.

Industria Minera: Son empleados para ejecutar trabajos de fundición, creación de láminas metálicas, manipulador de metales, apertura y cierre de hornos de fusión y empaquetadores.

Tipos de brazos robóticos

Actualmente, existe un crecimiento bastante importante de diferentes tipos de brazos robóticos que han sido incorporados a diversas industrias. Su uso a distintos niveles de actividades siempre han estado identificados en sus diversas capacidades según el número de articulaciones que lo conforman, las configuraciones que implican los niveles de movimiento, sus capacidades de posicionamiento, el grado de exactitud al realizar diversas tareas programadas, las capacidades de carga, sin dejar a un lado los aspectos asociados a la cantidad de peso que pueden movilizar o transportar, y finalmente la velocidad, relacionado al desplazamiento en que pueden ejecutar sus actividades.

Al mencionar este aspecto podemos indicar que son varias las industrias donde pueden incorporarse. Vamos a señalar aquellas con mayor relevancia:

  • Robot Automotriz: Se usan los robots de tipo cartesiano, los cuales tiene 3 ejes y cumplen con las funciones de soldadura, ensamblaje, pintura y atornillado garantizando repetitividad y bajo coste económico.
  • Robot Industria de Manufactura: Tienen un amplio dominio de los brazos robóticos tipo “Scara”, los cuales proporcionan un eje final en el plano Z, que permiten hacer movimientos con cualquier o determinada herramienta, permiten el traslado y levantamiento de objetos.
  • Robot para Industria Minera: Tiene predominancia de los robots articulados de 6 ejes, pues permiten realizar numerosas actividades de traslado de materiales pesados, laminación y ensamble de algunos procesos de fundición de metales.
  • Robot para Industria de Alimentos: Existe una notable variedad de brazos mecánicos útiles para este tipo de industria, destacan los robots paralelos que cumplen diversas funciones de descarga, paletizado y distribución de objetos en una línea de producción.
  • Brazo Robótico Soldador: Son brazos robóticos diseñados y optimizados para garantizar eficiencia y rentabilidad en los procesos de soldaduras con láser, gas o de otro tipo. Son compactos y trabajan a velocidad elevada, se caracterizan por su flexibilidad y muñeca central final para trabajar en lugares precisos al soldar.
  • Brazo Robótico para Armar: Son un tipo de brazos robóticos industriales que permiten generar soluciones viables y polivalentes, pues generan lograr una automatización mediante tareas continuas que impliquen movilizar objetos de distintos pesos combinados con precisión y realizar montajes en diversos ángulos y posiciones. Son resistente al calor,  polvo, agua y generalmente son una solución bastante económica para muchas empresas.
  • Brazo Robótico para Pintar: Están construidos para brindar soluciones en procesos de automatización que impliquen equilibrar velocidad y rendimiento en la aplicación de pintura en distintas industrias, son muy útiles para optimizar los márgenes de rentabilidad, tienen un balance entre capacidad de carga y alcance con ciclos de aceleración que ofrecen mejor desempeño.
  • Brazos Robóticos para Transporte de Material: Son un tipo de brazo robótico ideal para lograr traslado de materiales pesados superiores a los 100 Kg, tienen un montaje flexible, pueden trabajar a distintas temperaturas, garantizan una actividad sostenida y rentable, pues se dedican a una tarea repetitiva con costos relativamente reducidos.