Un sector dinámico e importante para cables

Robótica, industria clave: expertos hablan sobre las tendencias, oportunidades y retos del sector

Nuevas aplicaciones en el mundo de la robótica están emergiendo constantemente mientras la industria continúa desarrollando nuevas soluciones para gestionar tareas complejas de manera eficiente. Por ello, la robótica es un sector clave para HELUKABEL, ya que los cables y sus accesorios son a fin de cuentas elementos indispensables en todo tipo de robots.

Esta es suficiente razón como para analizar de cerca por parte de expertos en el tema las tendencias y retos dentro del mundo de la robótica

Cuando se hablamos de robótica, imágenes concretas nos vienen a la mente. Pero ¿qué es y qué no es en realidad un robot?

Prof. Christian Wurll: Existe una definición que especifica cuando una cadena cinemática se convierte en robot. Dice que debe haber por lo menos 3 ejes mecánicamente unidos. Pero en la realidad existen gran cantidad de máquinas con solo dos ejes (por ejemplo, en la industria del embalaje) y son también considerados como robots.

Ronald Benedek: ¿Pero entonces, una máquina herramienta no se puede considerar como robot? Estas máquinas tienen habitualmente más de 3 ejes móviles.

Dr.-Ing. Werner Kraus: La diferencia está en que el robot puede ser utilizado para diferentes aplicaciones, sin embargo, la máquina herramienta está construido para una misión concreta, por ejemplo el fresado. Por ello, definir qué es un robot y qué no es un robot está abierto a diferentes interpretaciones. Por ejemplo, muchos fabricantes de sistemas de manipulación sin conductor no se consideran a sí mismos fabricantes de robots sino más bien proveedores de servicios logísticos. El concepto de autonomía juega por ello un papel importante en su definición.

Benedek: La imagen típica que normalmente nos viene a la cabeza cuando hablamos de robots es el típico robot en fábrica, un brazo mecánico que se mueve y se gira.

¿Cuál es el papel que juegan los cables en el mundo de la robótica, y qué requerimientos especiales deben cumplir?

Holger Dietz: Los entornos donde operan robots de seis ejes suelen ser ambientes muy extremos para los cables; tienen que aguantar movimientos de flexión, torsión, cargas de tracción y otra serie de condiciones extremas. Los robots también operan habitualmente en condiciones de temperatura extremas, y entran en contacto con polvo, suciedad, humedad y agentes químicos. Este es un entorno que se convierte en un auténtico reto para los cables.

Janik Ebner: Los cables y conectores son componentes críticos en la robótica donde existe un riesgo de error importante después de millones de ciclos de movimientos. No hace falta decir que nuestros robots están diseñados de tal forma de que los cables nunca se retuerzan. Per en realidad es el movimiento de torsión el que no se puede evitar en una gran cantidad de aplicaciones.

Benedek: Este es el aspecto, por encima del resto, por el que la robótica es un área fascinante para nosotros como fabricantes de cables. Para permitir el movimiento a lo largo de su eje longitudinal, nuestros cables para robótica se fabrican de una manera diferente con respecto al resto de cables. Desde la fase de trefilado va más allá del aislamiento y torsión de los conductores pasando por las láminas y cintas que son colocadas en el cable de manera especial para poder resistir los movimientos de torsión

Vincenzo Rio: cuando se trata de robots utilizados para soldadura, la resistencia a la chispa de soldadura es un elemento que hay que tener muy en cuenta. Estamos teniendo una gran cantidad de consultas a este respecto, especialmente desde el sector de la automoción.

Las cargas dinámicas son asimismo uno de los grandes retos en robótica. ¿Como se puede asegurar un rendimiento fiable en este aspecto y cómo se pueden detectar de forma prematura los posibles errores que se puedan dar?

Horst Messerer: Por supuesto, invertimos mucho tiempo pensando en la optimización de la vida útil de nuestros cables, pero el cable es solo una parte del robot. También tiene componentes electrónicos que pueden colapsar, o rodamientos o motores que pueden fallar. Incluso los cables de datos envejecen con el paso del tiempo y se convierten en susceptibles de fallar. En aplicaciones de transmisión en tiempo real, errores de paquete o bit pueden afectar de finalmente al funcionamiento de todo el sistema. Por ejemplo, podría afectar a los tiempos de una máquina. Pero los límites dependen de cada caso particular. Es por ello por lo que la monitorización del estado de los cables de datos es también un asunto nuestro.

Ebner: En el caso del mantenimiento predictivo, información diversa como la distancia recorrida de motores es recopilada y transmitida desde el robot. Basándose en información empírica, por ejemplo, es posible predecir de manera precisa cuando un eje va a necesitar ser reparado o cuándo una herramienta va a necesitar ser reemplazada.

Dietz: Los robots en el sector de la automoción (por ejemplo, en las líneas de soldadura) tienen una vida útil de hasta 16 años. Unos cables adecuadamente seleccionados pueden aguantar ese tiempo sin ningún problema. Además, la rehabilitación de los robots es algo que está en auge en la actualidad. Debido a que los plazos de entrega para los nuevos modelos son en algunos casos muy largos, la rehabilitación y reparación de viejos robots es un tema que se está prodigando de manera importante. En esos casos podría ser también muy interesante aprovechar la rehabilitación para reemplazar los cables.

Wurll: Cuando un robot deja de funcionar correctamente, normalmente suele ser debido a errores o rotura de algún componente periférico como alguna pinza o fallos en la tecnología de soldadura. Su reparación suele ser responsabilidad del integrador del sistema que es el que ajusta el robot con todos los componentes. Los componentes periféricos suelen ser los que ocasionan la mayor parte de los costes en un sistema robótico. Es por ello por lo que este aspecto es muy relevante cuando se trata de planificar un mantenimiento predictivo del sistema.

La separación especial entre humanos y robots está disminuyendo en muchos trabajos, con los denominados “cobots”. ¿En su opinión, qué retos están asociados con esta tendencia?

Kraus: Uno de los aspectos más importantes a tener en consideración es evitar accidentes en la medida de lo posible. Después de todo, el riesgo de sufrir algún percance físico de parte de un cobot sin barreras de seguridad es mucho mayor que en el caso de un robot industrial ubicado en un espacio protegido y cerrado. La gente que trabaja con robots debe recibir una formación adecuada, siendo necesario por ejemplo que pasaran una especie de “test de manejo de robot” que certificara su competencia en el tema. El hecho de que los robots son capaces de realizar movimientos inesperados en cualquier momento es algo que muchas veces se pasa por alto, y puede causar colisiones que pueden derivar en situaciones de gravedad. Es por ello por lo que, en el caso de los cobots, la velocidad de movimientos es significativamente menor.

Dietz: Ha habido intentos de monitorizar el comportamiento de los cobots utilizando para ello cámaras para evaluar posibles situaciones de colisiones y prevenir dichas situaciones para el futuro. Dependiendo de la aplicación, los derechos de protección de datos deben ser tenidos en cuenta en la medida en que los trabajadores pueden sentirse vigilados por estos sistemas.

Ebner: También merece la pena mencionar que, aunque es posible trabajar colaborativamente sin espacio de separación entre humanos y robots, hay gran cantidad de operarios que no están dispuestos a hacerlo. Como consecuencia, a menudo los cobots no se utilizan como cobots, es decir como robots colaborativos en el amplio sentido de la palabra, sino como una variante compacta de del tradicional robot industrial.

Los cobots y una nueva generación de robots industriales de fácil manejo están facilitando el movimiento de muchos operadores hacia la robótica. ¿Pero cuándo es el momento idóneo para invertir en robótica y cuáles son los beneficios que se pueden esperar de dicho movimiento?

Ebner: Esto depende en gran medida del tipo de aplicación en cuestión. En general, los cobots y una nueva generación de robots industriales compactos de fácil manejo, como es el caso de nuestro HORST, está dirigidos a pequeñas y medianas empresas, que hasta el momento han contado con un pequeño porcentaje de robots en sus procesos. No es cuestión de implantar aplicaciones de alta gama, es más importante adquirir una experiencia inicial con la tecnología y descubrir la manera de moverse en esta área de una manera sencilla y económicamente viable. A menudo se empieza con la idea de adquirir un robot, y la aplicación concreta se cristaliza más adelante, es de facto lo contrario de cómo se funciona con los robots tradicionales con los que estamos familiarizados en la industria del automóvil. Estos cobots y los robots industriales de última generación son igualmente más flexibles y no están diseñados para repetir de manera continua la misma operación durante los siguientes 6 o 10 años. Ofrecen un nivel de accesibilidad totalmente diferente, tanto a nivel de precio como de puesta en funcionamiento. Por ello estamos convencidos de que hay un gran potencial detrás de estas soluciones.

En el curso de la digitalización, una de las preguntas que más nos rondan en la cabeza es si la automatización y la robótica destruirá o de lo contrario creará nuevos puestos de trabajo. ¿En qué tecnologías los robots sustituirán al trabajo humano? ¿Dónde se observan oportunidades y posibilidades de creación de empleo a través de la robótica y la automatización?

Dietz: No contemplo la robótica como una amenaza para el trabajo humano, más bien lo considero una oportunidad de mejora de ese trabajo. Aquí en Alemania hay una gran carencia de trabajo cualificado; es cada vez más difícil encontrar trabajadores cualificados en muchos trabajos. Los robots pueden sustituir el trabajo humano en tareas físicamente exigentes o tareas tediosas y monótonas que los humanos no quieren realizar (y durante 7 días a la semana, 24 horas al día, sin descansos y precisando un alto nivel de precisión). Es improbable que puestos de trabajo desaparezcan en estos sectores porque incluso hoy en día no disponemos de suficientes trabajadores cualificados. La situación podría ser diferentes en países con bajos salarios donde hay una gran disponibilidad de mano de obra. Por otro lado, se están generando nuevos puestos de trabajo de programación y manejo de robots. Sin embargo, proporcionar una formación adecuada al personal para realizar estos trabajos es sin duda un gran problema para las empresas. Esto es algo que tendremos que abordar durante los próximos años.

En el área de la medicina y cuidado, gastronomía, tareas domésticas del ámbito privado o para los juguetes de los niños las posibilidades de aplicaciones de robots parecen casi infinitas, incluso fuera del ámbito industrial. ¿Estaremos rodeados de robots en todas las áreas de la vida dentro de 10, 20 o 50 años?

Benedek: Veo una tendencia desarrollo importante hacia los robots en el sector de servicios. Se vislumbra un despliegue importante de robots en el ámbito de trabajos domésticos, enfermerías y hospitales. Podrían, por ejemplo, ayudar a las personas levantando objetos pesados y otra serie de tareas que no pueden realizar por razones de salud. De hecho, ya existen robots que de forma autónoma acceden a las habitaciones de los hospitales, y por ejemplo, realizan tareas de desinfección utilizando tecnología UV. Supongo que habrá tareas destinadas a los robots que en algunos casos serán sensatas, pero también absurdas en otras, y destinadas a la ayuda privada individual más que para el ámbito industrial.

Dietz: Yo también veo un potencial enorme en el sector de la medicina. Robots asistentes ya se están utilizando en operaciones endoscópicas, por ejemplo. Estas operaciones requieren a menudo la presencia de hasta cuatro médicos que necesitan estar físicamente muy juntos alrededor del paciente. Por el contrario, el robot tiene hasta cuatro brazos y se controla a través de una consola, un monitor y una cámara, lo que permite una visión general mucho mejor. Los tratamientos fisioterapéuticos o las mesas de quirófano ajustables son otras de las grandes áreas de aplicación emergentes. Es más, la utilización de robots es obviamente preferible en tareas donde las vidas humanas están muy expuestas, como por ejemplo en tareas de desactivación de explosivos o trabajos en reactores nucleares.

Wurll: Actualmente, estamos trabajando en obras de construcción donde colaboramos con una empresa del sector de la construcción para desarrollar un robot que pueda construir paredes de piedra caliza. La robótica es muy interesante asimismo para el sector de la agricultura. Estamos en contacto con productores que están contemplando la posibilidad de disponer de sistemas automatizados de recolecta de fresas o manzanas. La idoneidad del entorno al aire libre juega por supuesto un papel muy importante en estos casos. LA tecnología debe funcionar en todo tipo de situaciones meteorológicas. Empresas como Google están destinando grandes cantidades de dinero a los denominados “Everyday Robots”. Se tratan de plataformas móviles con brazos que pueden ordenar y limpiar de forma automática mesas y sillas por ejemplo en restaurantes, bares o cafeterías. Si estas tecnologías despegarán definitivamente en el sector o no resulta complicado vaticinarlo en la actualidad, pero lo que es seguro es que es una clara tendencia en el ámbito de la gastronomía.

Kraus: Creo que los avances de la robótica en actividades manuales son significativamente mayores que los conseguidos en las interacciones basadas en el lenguaje. Hay un paralelismo muy interesante en este sentido con la evolución de las habilidades lingüísticas del ser humano, que fueron desarrolladas claramente más tarde que el desarrollo de las destrezas físicas. De forma similar, en mi opinión, va a resultar difícil para nosotros modelar y dominar esto en la forma de inteligencia artificial. Por ello, creo que la siguiente evolución de robots será nen términos de plataformas móviles para su uso en logística, por ejemplo.

Wurll: Existen enfoques innovadores para la carga de camiones y cajas móviles. Un proveedor estadounidense mostró recientemente una plataforma móvil con un brazo desarrollado a medida que había sido optimizado para el manejo de cajas móviles. El robot es capaz de moverse hacia el portador de la carga y localizar y cargar las cajas utilizando un transportador telescópico. Se trata de un proceso que no necesariamente lo realiza más rápido que un humano, pero no requiere de ninguna interrupción durante el proceso. Esto quiere decir que existen beneficios potenciales en términos de productividad de procesos.

Kraus: Otra de las aplicaciones que está emergiendo a pasos agigantados es el robot soldador. La escasez de soldadores cualificados es especialmente acuciante, y no importa si el robot se mueve lentamente, ya que la soldadura siempre ha sido un trabajo que requiere su tiempo. Es por ello por lo que uno de los asuntos en los que estamos trabajando en la actualidad en IPA es el reconocimiento inteligente del inicio y fin de la soldadura, y la realización automática de ajustes basándose en tolerancias de soldadura. Consideramos que hay un gran potencial para la robótica en el ámbito de la soldadura.

Acerca de los participantes

Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll es profesor de ingeniería eléctrica y automatización en la Facultad de Ciencia e Ingeniería de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kalsruhe. Está especializado en el área de robótica e ingeniería de automatización. Es también portavoz del Instituto de Investigación Aplicada. Trabajó en el prestigioso fabricante de robots Kuka durante 16 años.
Dr.-Ing. Werner Kraus es director de robótica y sistemas adaptados en el Instituto Fraunhofer de fabricación, ingeniería y automatización (IPA) de Stuttgart. Entre otras cosas, el instituto está construyendo una especie de “Robotic Valley” en Baden Württemberg con el objetivo de reunir a varias empresas del campo de la robótica.
Janik Ebner es director de Proyecto en Fruitcore Robotics GmbH. EN 2018, la empresa ubicada en Constance, lanzó al mercado el robot industrial denominado HORST, dirigido particularmente a pequeñas y medianas empresas para que éstas puedan disponer simples y asequibles soluciones de robótica.
Holger Dietz es el máximo responsable de la unidad de negocio Robotec Systems GmbH, actualmente subsidiaria de HELUKABEL. La empresa de Duisburg está especializada en la fabricación de paquetes tecnológicos para la tecnología de medios en robótica industrial. La experiencia laboral previa de Dietz incluye trabajar en varias plantas mecánicas e ingenierías, incluyendo Kawasaki Robotics.
Ronald Benedek lleva trabajando en HELUKABELdesde 2008, y en su rol de líder del equipo de Automatización y Drive, está al frente de temas relacionados con tecnologías drive y robótica.
Vincenzo Rio está reforzando el equipo capitaneado por Ronald Benedek desde 2020 como experto en el área de cables para robótica. Sus tareas incluyen la gestión de portafolio de productos industriales específicos y apoyo a las subsidiarias internacionales de HELUKABEL.
Horst Messerer es director de la unidad de tecnología de datos, redes y Bus en HELUKABEL. Antes de unirse a HELUKABEL en 2014, trabajó durante 28 años en el sector del cable industrial. Es miembro active de varias asociaciones de Bus y Ethernet y se encuentra muy familiarizado con los estándares actuales en esta materia.

By URKUNDE, 20-01-2023