Cobots: La Revolución de los robots colaborativos

Milthon Lujan Monja

¿Te intriga el término “cobots” o “robots colaborativos” y quieres profundizar en esta tecnología transformadora? Si estás buscando respuestas sobre qué son los “cobots” y cómo están transformando la industria, has llegado al lugar adecuado.

La fabricación en la era de la Industria 4.0 e Industria 5.0 (Duarte et al., 2022) requiere respuestas rápidas y proactivas a las demandas en constante cambio de los consumidores (El Zaatari et al., (2019); en este contexto la automatización se presenta como la principal alternativa, y gran número de robots industriales vienen siendo construidos e implementados para reemplazar a los humanos en varias tareas de fabricación repetitivas y peligrosas (Hentout et al, 2019).

Sin embargo, la automatización carece de flexibilidad para responder a problemas que puedan surgir durante el proceso de fabricación. Esto ha dado origen a un nuevo tipo de sistema de robots industriales, los robots colaborativos o cobots, donde los humanos y los robots son capaces de trabajar juntos, lado a lado (Hentout et al, 2019).

La colaboración Humano-Robot (HRC), una disciplina robótica prometedora que se centra en permitir que robots y humanos operan conjuntamente para completar tareas colaborativas (El Zaatari et al., (2019), y parece ser la respuesta a las limitaciones de la automatización.

La interacción colaborativa entre humanos y máquinas se intensificará progresivamente en las aplicaciones industriales (Adriaensen et al., 2022); por lo que ha crecido en interés en los cobots debido a que las funciones de seguridad integradas y a su sencilla programación, que permiten una estrecha colaboración y soporte entre humanos y robots.

En este artículo, te sumergirás en el fascinante mundo de los cobots, o robots colaborativos, explorando sus definiciones, ejemplos, y su papel en la automatización industrial. Ya sea que estés empezando a explorar este concepto o busques información detallada, este artículo te proporcionará todo lo que necesitas saber.

¿Qué son los Cobots?

Para comprender completamente el concepto de cobots, es esencial comenzar por definirlos y entender por qué están causando tanto revuelo en el ámbito de la automatización industrial.

Los cobots, o robots colaborativos, son una categoría especial de sistemas robóticos diseñados para trabajar junto a los seres humanos en un espacio compartido. A diferencia de los robots industriales tradicionales, que a menudo operan de manera aislada, los cobots están diseñados para colaborar con los trabajadores humanos, mejorando la eficiencia y la seguridad en el entorno laboral.

La norma ISO/TC 299 define al cobot como un robot diseñado para interactuar directamente con los humanos en un espacio colaborativo definido.

En este sentido, El Zaatari et al., (2019) define a los cobots como cualquier robot que opere junto a humanos sin la presencia de una barrera. A diferencia de los robots diseñados para la automatización y el trabajo no seguro, los robots colaborativos son diseñados para trabajar, interactuar y colaborar con los humanos (Weiss et al., 2021) en los puestos de trabajo (Lambrechts et al., 2021) creando de esta forma un espacio de trabajo común.

Comparación de cobots, industria automatizada y fabricación. Fuente: Castillo et al., (2021)
Comparación de cobots, industria automatizada y fabricación. Fuente: Castillo et al., (2021)

La Importancia de los Cobots

Los robots colaborativos son considerados una nueva tecnología (Simões et al., 2020) y uno de los componentes importantes de la Industria 4.0 y de la fabricación inteligente, debido a su habilidad para interactuar con los operadores en un espacio compartido (Cohen et al, 2022).

Los cobots son ampliamente empleados en varias industrias como: la ciencia de la vida, automotriz, fabricación, electrónica, aeroespacial, empaques, plásticos y cuidado de la salud (Javaid et al., 2022), y la adopción de los robots colaborativos ofrece la oportunidad para el intercambio de información y tareas entre robots y humanos (Duarte et al., 2022).

Faccio et al., (2023) reportan que la interacción directa entre el humano y el robot puede ser al mismo tiempo la mayor ventaja y el mayor límite de los sistemas colaborativos, dependiendo de cómo afecta a factores humanos como la ergonomía y el estrés mental.

Asimismo, Castillo et al., (2021) reporta que el uso de cobots ofrece los siguientes beneficios para las compañías que implementan sistemas robóticos colaborativos:

  • Incremento de la productividad.
  • Mejora de la calidad.
  • Reducción de los costos laborales.
  • Eliminación de operaciones peligrosas.
  • Incremento de la flexibilidad de la producción.

Beneficios de los Cobots

Comprender las ventajas de incorporar cobots en tus procesos de fabricación es esencial. Aumentar la rentabilidad de la producción es el objetivo principal de cualquier compañía. En este marco, Lefranc et al., (2022) describe las siguientes ventajas del uso de los cobots:

  • Los cobots tienen una interfaz interactiva, que los vuelve fácil de usar. Esto permite a los trabajadores humanos enfocarse en tareas más especializadas.
  • Los cobots se encuentran permanentemente conectados a la Internet de las Cosas Industrial, si es necesario, y a su sistema de tareas específicas.
  • El uso de cobots en la industria pueden conducir a un incremento de la productividad hasta en 50%, sin afectar la labor humana.
  • Los cobots pueden recolectar datos y enviarlos a otros sistemas.

Al respecto, Galin et al., (2020) describen que las perspectivas de soluciones robóticas integradas en la fabricación inteligente permiten contribuir a un aumento de la automatización en la producción con cumplimiento de seguridad, y que la portabilidad y compacidad de los robots permiten optimizar el proceso de producción y mejorar la eficiencia.

Eficiencia Mejorada

Los cobots optimizan las operaciones y aumentan la productividad al trabajar junto a los empleados humanos. Al respecto, Javernik et al., (2022) reporta un incremento en la capacidad de producción con un aumento en la velocidad y la aceleración del cobot, mientras que al mismo tiempo resalta la importancia de la utilización uniforme.

Seguridad en el Trabajo

La seguridad es un tema fundamental cuando se habla de Cobots, porque existen requisitos en cuanto a materiales y diseño, limitaciones cinéticas e implementación de sensores y algoritmos que garanticen un espacio de trabajo seguro (Castillo et al., 2021).

Cobots versus robots

Una pregunta común que surge cuando se habla de cobots es en qué se diferencian de los robots tradicionales. Comparemos y contrastemos estas dos tecnologías para proporcionar una comprensión clara.

A continuación, te presento una tabla comparativa entre los cobots (robots colaborativos) y los robots industriales tradicionales:

Tabla 01. Comparación de cobots y los robots industriales.

AspectoCobots (Robots Colaborativos)Robots Industriales Tradicionales
Interacción con humanosDiseñados para trabajar junto a los seres humanos de manera segura y colaborativa.Operan en áreas separadas o restringidas, lo que limita la interacción con humanos y requiere medidas de seguridad adicionales.
ProgramaciónGeneralmente se pueden programar fácilmente mediante interfaces de usuario intuitivas, sin necesidad de conocimientos avanzados en programación.La programación suele requerir habilidades técnicas y conocimientos específicos en lenguajes de programación robótica.
SeguridadIncorporan sensores y sistemas de detección para garantizar la seguridad de los trabajadores en su entorno.Requieren vallas de seguridad, cortinas de luz u otros dispositivos para separar a los robots de los humanos y evitar accidentes.
FlexibilidadSon altamente flexibles y pueden ser reprogramados rápidamente para realizar diferentes tareas y adaptarse a cambios en la producción.Suelen ser menos flexibles y requieren una configuración y programación más extensa para cambiar de tarea.
Espacio de trabajoComparten el espacio de trabajo con los humanos, lo que ahorra espacio y permite una mayor versatilidad en la disposición de las instalaciones.Requieren áreas dedicadas y aisladas, lo que puede limitar la eficiencia y la adaptabilidad de la planta.
CostoA menudo son más asequibles en términos de costo inicial y costo total de propiedad debido a su facilidad de implementación y menor necesidad de sistemas de seguridad complejos.Suelen ser más costosos tanto en términos de adquisición como de mantenimiento debido a la necesidad de sistemas de seguridad avanzados y programación especializada.
AplicacionesSon ideales para tareas que requieren colaboración con humanos, como el ensamblaje, la logística y la inspección de calidad.Se utilizan en aplicaciones que no requieren interacción con humanos, como soldadura, pintura y manipulación de materiales peligrosos.

Es importante destacar que la elección entre cobots y robots industriales tradicionales depende de las necesidades específicas de cada empresa y las aplicaciones particulares que deseen automatizar. Ambas tecnologías tienen sus ventajas y desventajas, y la decisión final se basará en factores como la seguridad, la flexibilidad, el costo y el entorno de trabajo.

Interacción Humano-Robot en la robótica colaborativa industrial. Fuente: Hentout et al., (2019)
Interacción Humano-Robot en la robótica colaborativa industrial. Fuente: Hentout et al., (2019)

Ejemplos de Cobots

Para entender mejor cómo funcionan los cobots en la práctica, exploraremos ejemplos concretos de su aplicación en diversas industrias. Al respecto, Javaid et al., (2022) reportan que los robots colaborativos significan un avance para la automatización en nuevas industrias, debido a su pequeña escala, costo y flexibilidad.

Cobots – Universal Robots

Universal Robots, es una empresa líder en la fabricación de cobots, y sus productos están revolucionando la automatización en todo el mundo. El ejemplo más conocido del uso de robots colaborativos se da en la línea de ensamblaje BMW, los cobots son empleados en la línea de producción para envolver una capa de película protectora sobre los componentes electrónicos dentro de la puerta del auto.

También se utilizan “brazos robóticos” de Universal Robots en la fábrica de Volkswagen, donde manipulan delicadas bujías incandescentes en culatas, lo que permite un diseño ergonómico del lugar de trabajo de la fábrica, donde el empleado puede completar la tarea de reparar las bujías.

Kuka

Kuka ofrece soluciones de automatización personalizadas para diversos sectores industriales, entre los cuales se incluyen la aeronáutica y aeroespacial, alimentación y bebidas, construcción, electrónica, entre otras, y sus ámbitos de aplicación son: atornillado, carga y descarga de máquinas, estampado, lijado, etc.

Yaskawa

Yaskawa desarrolla soluciones robóticas de automatización industrial. La empresa distribuye brazos robóticos, posicionadores de piezas y controladores que son fáciles de programar.

El Futuro de los Cobots

El mercado de los cobots está evolucionando constantemente debido a que se constituye en un elemento fundamental para el desarrollo de la Industria 4.0 e Industria 5.0; en este sentido debes mantenerte informado sobre el estado actual del mercado y las tendencias futuras.

Aunque la introducción de los robots colaborativos ha sido un éxito en muchas industrias, la colaboración entre los cobots y sus operadores presenta un desafío en términos de control de la distribución, adecuada gestión y como fuente potencial de estrés para los operadores (Pollak et al., 2020).

En este sentido, Faccio et al., (2023) destaca que en el diseño de los modelos colaborativos se deben considerar los factores humanos, como la ergonomía física y la carga de trabajo mental, en relación con la seguridad, la inteligencia y la conectividad como capacidades del cobot. Por su parte, Bergman et al., (2019) sostienen que para que los cobots se conviertan en compañeros de trabajo confiables y exitosos en un entorno industrial, necesitamos desarrollar principios de diseño para que el comportamiento de los cobots proporcione información legible, es decir, comprensible, y genere confianza.

Asimismo, se debe tener en consideración los diferentes riesgos que representa la implementación de sistemas de robots colaborativos. Al respecto, Castillo et al., (2021) describe los siguientes riesgos:

  • Riesgo en la planificación y organización por parte de la empresa, para la adquisición de una nueva tecnología.
  • Riesgo psicosocial, en términos de implicación psicológica, emocional y social del equipo.
  • Riesgos de seguridad, higiene y ergonomía generados por la interacción del personal con las nuevas tecnologías.
  • Ciberseguridad, en términos de vulnerabilidad de la información de las empresas por el intercambio de datos y la conectividad tecnológica.

Conclusión

Los nuevos principios del trabajo consideran a los robots como una herramienta que ayuda o colabora con el humano, de esta forma se necesitan enfoques declarativos que permitan la intuición y la modificabilidad (Schmidbauer et al., 2020); además los investigadores Jabrane y Bousmah (2021) reportan el surgimiento de la disciplina denominada “cobotica” que se enfoca en los robots colaborativos y sus usos como agentes técnicos.

En resumen, los cobots están transformando la industria al ofrecer flexibilidad, eficiencia y seguridad sin precedentes, y se están convirtiendo en el complemento ideal para los trabajadores; en este sentido, si tu compañía se dedica a la fabricación de productos debes contemplar la posibilidad de incluir los robots colaborativos en tus procesos.

Referencias bibliográficas

Adriaensen, A., Costantino, F., Di Gravio, G., & Patriarca, R. Teaming with industrial cobots: A socio-technical perspective on safety analysis. Hum. Factors Man. 2022; 32: 173–198. https://doi.org/10.1002/hfm.20939

Bergman, M., de Joode, E., de Geus, M., & Sturm, J. (2019, September). Human-cobot Teams: Exploring Design Principles and Behaviour Models to Facilitate the Understanding of Non-verbal Communication from Cobots. In CHIRA (pp. 191-198).

Castillo, F., Hamilton Ortiz, J., Fernanda Díaz Velásquez, M., & Fernando Saavedra, D. (2021). COBOTS in Industry 4.0: Safe and Efficient Interaction. IntechOpen. doi: 10.5772/intechopen.99540

Cohen Yuval, Shraga Shoval, Maurizio Faccio & Riccardo Minto (2022) Deploying cobots in collaborative systems: major considerations and productivity analysis, International Journal of Production Research, 60:6, 1815-1831, DOI: 10.1080/00207543.2020.1870758

Duarte, I.M.; Pinto, A.; Carvalho, C.; Zornoza, A.; Santos, J. The Contribution of the User Experiences Goals for Designing Better Cobots: A Systematic Literature Review. Appl. Syst. Innov. 2022, 5, 119. https://doi.org/10.3390/asi5060119

El Zaatari, S., Marei, M., Li, W., & Usman, Z. (2019). Cobot programming for collaborative industrial tasks: An overview. Robotics and Autonomous Systems, 116(June), 162–180. https://doi.org/10.1016/j.robot.2019.03.003

Faccio, M., Granata, I., Menini, A., Milanese, M., Rossato, C., Bottin, M., … & Rosati, G. (2023). Human factors in cobot era: A review of modern production systems features. Journal of Intelligent Manufacturing, 34(1), 85-106.

Galin, R., Meshcheryakov, R., Kamesheva, S., & Samoshina, A. (2020, May). Cobots and the benefits of their implementation in intelligent manufacturing. In IOP conference series: Materials science and engineering (Vol. 862, No. 3, p. 032075). IOP Publishing.

Guertler, M., Tomidei, L., Sick, N., Carmichael, M., Paul, G., Wambsganss, A., … & Hussain, S. (2023). WHEN IS A ROBOT A COBOT? MOVING BEYOND MANUFACTURING AND ARM-BASED COBOT MANIPULATORS. Proceedings of the Design Society, 3, 3889-3898.

Hentout, A., Aouache, M., Maoudj, A., & Akli, I. (2019). Human–robot interaction in industrial collaborative robotics: A literature review of the decade 2008–2017. Advanced Robotics, 33(15–16), 764–799. https://doi.org/10.1080/01691864.2019.163671

Jabrane, K., & Bousmah, M. (2021). A new approach for training cobots from small amount of data in industry 5.0. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 12(10).

Javaid, M., Haleem, A., Singh, R. P., Rab, S., & Suman, R. (2022). Significant applications of Cobots in the field of manufacturing. Cognitive Robotics, 2, 222-233.

Javernik, A., Buchmeister, B., & Ojstersek, R. (2022). Impact of Cobot parameters on the worker productivity: Optimization challenge. Advances in Production Engineering & Management, 17(4).

Lambrechts, W.; Klaver, J.S.; Koudijzer, L.; Semeijn, J. Human Factors Influencing the Implementation of Cobots in High Volume Distribution Centres. Logistics 2021, 5, 32. https://doi.org/10.3390/logistics5020032

Lefranc, G., Lopez-Juarez, I., Osorio-Comparán, R., & Peña-Cabrera, M. (2022). Impact of Cobots on automation. Procedia Computer Science, 214, 71-78.

Pollak, A., Paliga, M., Pulopulos, M. M., Kozusznik, B., & Kozusznik, M. W. (2020). Stress in manual and autonomous modes of collaboration with a cobot. Computers in Human Behavior, 112, 106469.

Schmidbauer, C., Komenda, T., & Schlund, S. (2020). Teaching cobots in learning factories–user and usability-driven implications. Procedia manufacturing, 45, 398-404.

Simões, A. C., Soares, A. L., & Barros, A. C. (2020). Factors influencing the intention of managers to adopt collaborative robots (cobots) in manufacturing organizations. Journal of engineering and technology management, 57, 101574.

Weiss A., A. -K. Wortmeier and B. Kubicek, “Cobots in Industry 4.0: A Roadmap for Future Practice Studies on Human–Robot Collaboration,” in IEEE Transactions on Human-Machine Systems, vol. 51, no. 4, pp. 335-345, Aug. 2021, doi: 10.1109/THMS.2021.3092684.

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.