La historia de la robótica moderna tiene su punto de partida en 1954 con la patente de George C. Devol, Jr., seguida de la instalación en 1959 del primer modelo de prueba “Unimate” en la planta de fundición inyectada de General Motors en Turnstead y la creación en 1961 de Unimation Inc. El tiempo transcurrido desde entonces ha contemplado un intenso desarrollo de la robótica y, en concreto, de la denominada robótica industrial, de tal forma que los robots, que llegaron a ser considerados el paradigma de la automatización industrial, se han convertido en nuestros días en un elemento más, aunque importante, de dicha automatización.
Al igual que otras muchas ramas de la ciencia y la tecnología, la robótica nacía llena de promesas de futuro de un desarrollo tan rápido e intenso que, en pocos años, habría alcanzado metas que en aquellos momentos correspondían al ámbito de la ciencia ficción. Las aportaciones de una informática en continuo desarrollo, junto a las novedosas metodologías de la inteligencia artificial, permitían prever la disponibilidad, en pocos años, de robots dotados de una gran flexibilidad y capacidad de adaptación al entorno, que invadirían todos los sectores productivos de forma imparable.
¿Ha sucedido así? Solo parcialmente y, en algunos aspectos, muy por debajo de las previsiones. Pasadas las primeras etapas de desarrollo realmente vertiginoso y en muy diversos frentes, los problemas reales han frenado considerablemente las expectativas y han obligado a reconocer que el avance va a ser mucho más lento de lo esperado.
No obstante lo indicado, la robótica industrial ha alcanzado un elevado grado de madurez, y la compra e instalación de robots industriales en los entornos productivos ha dejado de ser una aventura para convertirse en una opción razonable en muchos contextos de la automatización.
Aunque la apariencia de los robots industriales no ha cambiado significativamente y muchos modelos actuales tienen una estructura y funcionamiento similares, aunque a diferentes escala, a aquel primer PUMA que Unimation entregó en 1978 al centro de tecnología de General Motors en Warren, Michigan, lo cierto es que tanto en los aspectos mecánicos como en el control y la programación, los avances han sido importantes aunque no espectaculares. Los robots actuales son más robustos, rápidos y fiables. Su capacidad de carga y repetitividad es comparativamente superior, y su programación se ha facilitado considerablemente.
Queda, no obstante, un largo camino por recorrer y en la tercera sección de este artículo intentaremos esbozar cuáles son previsiblemente las líneas futuras del desarrollo de la robótica, en el mundo y en nuestro entorno más inmediato, España.
LA ROBÓTICA EN EL MUNDO
La principal fuente de información sobre la situación de la robótica en el mundo y sus previsiones inmediatas es la publicación “World Robotics” [1] realizada conjuntamente por la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (UN/ECE) y la Federación Internacional de Robótica (IFR). Esta última recopila anualmente la información de los países más significativos desde el punto de vista de la robótica a través de las asociaciones nacionales de robótica de dichos países que son miembros de la federación. La información se complementa con los datos macro-económicos aportados por la UN/ECE y por la OCDE.
Dos familias de robots
Hasta 1997, la publicación anual conjunta de la UN/ECE y la IFR tenía el título “World Industrial Robots”. En 1998, el título ha pasado a ser “World Robotics”.
De una forma similar, la principal actividad organizada por la IFR, el “International Symposium on Industrial Robots (ISIR)”, que viene realizándose anualmente de forma ininterrumpida desde 1970, ha cambiado de nombre por primera vez en su 29ª edición celebrada en abril de 1998 en Birmingham, para pasar a llamarse “International Symposium on Robotics (ISR)”.
¿A qué son debidos estos cambios de denominación? Al reconocimiento de la importancia creciente de una familia de robots que se ha desarrollado, aunque más lentamente, en paralelo con la robótica industrial: la robótica de servicios.
La clásica definición de la “Robotic Industries Association (RIA)” americana ha sido sustituida por la de la norma ISO 8373. Según esta norma, “un robot industrial manipulador es un manipulador programable en tres o más ejes, controlado automáticamente, reprogramable y multifuncional, que puede estar fijado en un lugar o ser móvil, y cuya finalidad es la utilización en aplicaciones de automatización industrial”.
No existe aún, por el contrario, una definición reglada de robot de servicio. A la espera de un acuerdo sobre la misma, la IFR ha adoptado la siguiente definición provisional: “Robot de servicio es un robot que opera de forma parcial o totalmente autónoma para realizar servicios útiles para el bienestar de los humanos y del equipamiento, excluyendo operaciones de manufactura”. Con esta definición, que tendrá que ir siendo afinada con el tiempo, los robots industriales manipuladores pueden ser considerados robots de servicio si están dedicados a operaciones diferentes de la manufactura.
La IFR ha adoptado también una clasificación provisional de los robots de servicio, por áreas de aplicación:
Servicio a humanos (personal, protección, entretenimiento, ...)
Servicio a equipos (mantenimiento, reparación, limpieza, ...)
Otras funciones autónomas (vigilancia, transporte, adquisición de datos, ...)
En estos momentos, el número de robots de servicio operando en todo el mundo se estima en unos pocos miles y claramente por debajo de la cifra de 10.000 unidades. Estos robots están realizando principalmente tareas de transporte y mensajería (p. ej. en hospitales), limpieza, cirugía y asistencia a minusválidos, aunque se espera su extensión a otras aplicaciones en un futuro próximo.
El mercado mundial de robots
En el periodo 1987 – 1997, la venta anual de robots industriales tuvo un claro crecimiento hasta 1990, año en que se vendieron del orden de 81.000 unidades, para caer en los años siguientes, debido principalmente al brutal descenso del mercado japonés, hasta alcanzar un mínimo en 1993 con poco más de 54.000 unidades vendidas. Después de una pequeña recuperación en 1994, el año siguiente contempló un espectacular crecimiento de casi un 29% que se moderó a un 11% 1996 y a un 6,5% en 1997, año en el se ha alcanzado la cifra récord de casi 85.000 unidades vendidas.
El número total estimado de robots operativos al final de 1997 supera la cifra de 711.000, con un crecimiento del 6,4% respecto al año anterior. De ellos, Japón, con prácticamente 413.000 robots, se lleva la parte del león y junto con los otros cinco grandes países en robótica, totalizan casi 611.000 robots, quedando únicamente 100.000 para el resto del mundo.
El mercado anual de robots se mueve alrededor de la cifra de 5.000 millones de dólares, con un ligero descenso en 1997, pese al incremento de ventas de robots. Este hecho pone de manifiesto el continuo descenso del precio de los robots desde 1990, que en periodo 1990 – 97 ha supuesto un decremento en dólares corrientes que va desde algo más del 21% en EEUU hasta el casi 50% en Francia. No obstante ha de tenerse en cuenta que, tal como indica destacadamente el informe UN/ECE-IFR, el precio del robot sólo representa en media un 30% del coste total del sistema.
En cuanto a las áreas de aplicación, el 29,2% de los robots instalados en 1997 han estado dedicados a soldadura (13,2% al arco y 15,7% por puntos) que ha sido la aplicación mayoritaria, seguida por montaje (25,7%), manipulación (13,1%), mecanizado (8,7%) y paletización (3,1%). Estos porcentajes varían considerablemente cuando se refieren al total de robots operativos al final de 1997. En este caso, el montaje se destaca claramente con un 33,3%, pasando la soldadura a un segundo puesto, con un 23,9%. A mecanizado le corresponde el 9,6%, a manipulación, el 7,2% y a paletizado, el 2,8%. Únicamente del orden de 5.600 robots en todo el mundo (0,9%) están dedicados a enseñanza e investigación.
Por sectores industriales, la fabricación de vehículos automóviles es claramente el sector mayoritario, rozando el 30% del total, tanto en nuevas instalaciones de robots como en número de robots operativos.
En cuanto a los tipos de robots, los de 5 ó más ejes instalados en 1997 representan el 65% del total, mientras que los de 3 y 4 ejes se reparten el resto en partes aproximadamente iguales. Los robots angulares (con al menos tres articulaciones de rotación) suponen el 47,1% de los robots instalados en 1997. A este respecto, cabe destacar el reducido número de nuevas instalaciones de robots SCARA que alcanza solamente el 2,6% del total, únicamente por encima de los robots paralelos (cuyos brazos tienen articulaciones prismáticas o de rotación concurrentes) que tienen el 0,5%. Finalmente, los robots de trayectoria continua controlada representan la inmensa mayoría (82,4%) de los instalados en 1997.
Hacer previsiones sobre la evolución de la robótica, como sobre la de cualquier tecnología en rápido desarrollo, es siempre difícil y arriesgado. La historia reciente de la robótica, tal como se comenta en la introducción, está plagada de previsiones no cumplidas y esperanzas no confirmadas. No obstante, es siempre conveniente mirar hacia el futuro y, con las salvedades del caso, se indican en este apartado algunas de las tendencias previsibles a corto y medio plazo.
Para este cometido, resulta especialmente útil analizar las inquietudes y desarrollos puesto de manifiesto en los congresos internacionales sobre la materia, como, por ejemplo, el IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), de carácter científico, y el International Symposium on Robotics (ISR), con orientación aplicada. Ambos tienen periodicidad anual y reúnen a un buen número de especialistas en el campo.
Arquitectura de robots
La estructura mecánica condiciona tanto el espacio de trabajo como las prestaciones que pueden esperarse de un robot manipulador. Por este motivo ha sido objeto de numerosos estudios en el intento de lograr estructuras que puedan sustituir con ventaja a las tradicionales, al menos en determinadas aplicaciones. A pesar de las numerosas propuestas realizadas, ninguna de ellas se ha abierto camino de una manera clara en el ámbito industrial. Tal como ha quedado reflejado en el apartado 2.2, los denominados robots angulares acaparan casi la mitad del mercado mundial y los más novedosos robots paralelos solamente representan el 0,5% de los robots instalados en 1997.
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