Diferentes arquitecturas de los brazos robóticos
La arquitectura de un robot industrial hace referencia a la configuración mecánica y disposición de sus ejes y articulaciones, elementos que determinan cómo se mueve el robot, cuál es su espacio de trabajo y qué tipo de tareas puede realizar con mayor eficiencia.
La elección entre brazos robóticos scara y robots cartesianos es una decisión clave dentro de cualquier estrategia de automatización industrial y automatización de procesos. Ambos sistemas presentan ventajas técnicas específicas derivadas de su arquitectura mecánica y de la cinemática de robots, lo que impacta directamente en la velocidad, precisión y eficiencia de la aplicación.
Comprender las diferencias en su espacio de trabajo, estructura de ejes ortogonales y niveles de precisión de repetibilidad permite seleccionar la solución más adecuada para tareas como ensamblaje, manipulación, packaging o pick & place.
Cinemática de los robots: criterio esencial de selección
La cinemática de robots describe cómo se mueven los mecanismos robóticos en función de sus articulaciones y configuraciones estructurales. Este análisis es fundamental para evaluar la capacidad de movimiento, el alcance operativo y el rendimiento dinámico.
En entornos de automatización de procesos, la elección de arquitectura robótica debe considerar factores como:
- geometría del espacio de trabajo
- capacidad de carga
- velocidad de ciclo
- precisión de repetibilidad
- facilidad de integración en la línea de producción
Las arquitecturas SCARA y cartesiana responden a estos requisitos desde enfoques mecánicos muy distintos.
Comparativa Robots Scara vs Cartesianos
Brazos Robóticos Scara
Los brazos robóticos scara (Selective Compliance Articulated Robot Arm) ofrecen un equilibrio ideal entre velocidad y precisión para aplicaciones de pick and place en áreas de trabajo relativamente pequeñas.
Descripción técnica
Los robots SCARA permiten un movimiento en plano horizontal con alta rigidez en el eje vertical, lo que los hace especialmente adecuados para operaciones rápidas en las que se requiere un desplazamiento preciso entre dos puntos.
Su arquitectura articulada permite movimientos muy rápidos y precisos, optimizando el rendimiento en tareas repetitivas dentro de entornos de automatización de procesos.
Aplicaciones industriales
Entre las aplicaciones más habituales de los brazos robóticos scara destacan:
- Montaje de componentes electrónicos
- Transferencia de productos entre cintas transportadoras
- Embalaje de productos en la industria de bienes de consumo
Estas aplicaciones se benefician de la rapidez y eficiencia que ofrece esta arquitectura dentro del espacio de trabajo reducido.
Características operativas
- Capacidad de carga: Los robots SCARA presentan capacidades de carga desde 3 kg hasta 22 kg en los modelos más recientes, lo que los posiciona como una solución ideal para manipulación de piezas pequeñas o medianas.
- Ventajas: Una de sus principales ventajas es su alta velocidad, siendo capaces de completar movimientos de 360 grados en menos de un segundo.
- Ventajas de integracion: pequeño tamaño y facilidad de montaje, lo que permite su instalación en diferentes posiciones dentro de la célula industrial, como sobre mesas, techos o paredes. Esto facilita la integración dentro de soluciones compactas de automatización de procesos.
| Fabricante | Modelo | Instalación | Payload (kg) | Alcance (m) | Repetibilidad (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| ABB | IRB 910INV | T | 1-6 | 0,35-0,55 | 0,01 |
| ABB | IRB 920 / IRB 920T | S / M | 6,0 | 0,45-0,65 | 0,01-0,02 |
| ABB | IRB 930 | S / M | 12-22 | 0,85-1,05 | 0,01-0,02 |
| FANUC | SR | S / M / T | 3-20 | 0,40-1,10 | 0,004-0,02 |
| IGUS | RL | S / P / M | 0,5-3 | 0,4-0,6 | 0,5 |
| KUKA | KR SCARA | S / M | 3-6 | 0,5-0,85 | 0,02 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-1FRHR | S / P / T | 1 | 0,55 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-3FRHR | T | 1,0 | 0,35 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-3FRH | S | 1 | 0,55 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-6FRH | S | 3,0 | 0,55 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-12FRH | S | 3 | 0,85 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-20FRH | S | 5,0 | 1 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-3CRH4018 | S | 1 | 0,4 | 0,01 |
| MITSUBISHI ELECTRIC | RH-6CRH6020 | S | 2,0 | 0,6 | 0,02 |
| OMRON | i4H | S / P / T | 15,0 | 0,85 | 0,01 |
| OMRON | i4L | S / P | 5 | 0,55 | 0,01 |
| OMRON | eCobra | S / T | 5,5 | 0,8 | 0,01 |
| OMRON | X | S / P / T | 50 | 1,2 | 0,05 |
| YASKAWA | SG400 | S | 3,0 | 0,4 | 0,01 |
| YASKAWA | SG650 | S | 6 | 0,65 | 0,01 |
| EPSON | T-B series | M | 6,0 | 0,6 | 0,02 |
| EPSON | LS-B series | M | 20 | 1 | 0,01 |
| EPSON | G series | S / P / T / A / M | 20,0 | 1 | 0,005 |
| EPSON | GX series | S / P / T / A / M | 20 | 1 | 0,01 |
| EPSON | RS series | T | 4,0 | 0,55 | 0,01 |
Algunos brazos robóticos SCARA disponibles en el mercado incorporan distintos niveles de protección ambiental y certificaciones industriales que amplían su campo de aplicación. Dependiendo del fabricante y del modelo, es posible encontrar robots con grados de protección IP20, IP30, IP45 o IP54, así como versiones reforzadas con IP65 en el cuerpo o en el eje 3 y la muñeca. Además, ciertos modelos están diseñados para entornos controlados e incluyen certificaciones ISO Cleanroom (ISO 3, ISO 4 o ISO 5), lo que permite su uso en sectores como electrónica, farmacéutica o fabricación de semiconductores. También existen configuraciones compatibles con requisitos ESD (descarga electrostática) o aplicaciones en la industria alimentaria, garantizando así un funcionamiento seguro en entornos sensibles dentro de sistemas de automatización industrial.
Robots cartesianos
Los robots cartesianos se basan en una arquitectura de ejes ortogonales que permite dimensionar el sistema prácticamente a medida de la aplicación industrial.
Gracias a su estructura lineal, estos robots proporcionan una elevada estabilidad mecánica y un control muy preciso dentro del espacio de trabajo, lo que los convierte en una solución muy utilizada en procesos industriales estructurados.
Descripción técnica
Por su naturaleza modular, los robots cartesianos pueden configurarse prácticamente según las necesidades del cliente. Esta característica permite aumentar significativamente la capacidad de carga y el tamaño del sistema.
Basándose en soluciones industriales habituales, el payload típico se sitúa alrededor de los 15 kg, aunque existen soluciones en el mercado con capacidades significativamente superiores.
Aplicaciones industriales
Entre las aplicaciones más habituales de los robots cartesianos destacan:
- Manipulación de objetos con ubicación estructurada, por ejemplo en envase o preparación de pedidos en la industria farmacéutica
- Pick and place de objetos de grandes dimensiones, como listones en la industria de la madera
- Impresión 3D industrial, encolado y otras tareas de precisión en fabricación de piezas
Estas aplicaciones aprovechan la estabilidad y precisión geométrica que proporciona esta arquitectura dentro del campo de la cinemática de robots.
Características operativas
- Capacidad de carga: Los robots cartesianos pueden manejar entre 5 kg y 100 kg o más, dependiendo del tamaño y configuración del robot.
- Ventajas: La principal ventaja frente a otras arquitecturas es su mayor capacidad de carga y alcance, especialmente en comparación con robots Delta y SCARA.
- Limitaciones: Entre sus limitaciones principales destacan: menor flexibilidad de movimiento y menor velocidad en comparación con otros robots. Esto los hace menos adecuados para aplicaciones que requieren movimientos complejos o trayectorias dinámicas.
| Fabricante | Modelo | Espacio de trabajo (m) | Payload (kg) | Velocidad (m/s) | Repetibilidad (mm) | Ejes |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IGUS | DLE-LG | 2,5 x 0,5 | 2,5-10 | 1,0 | 0,2-0,5 | 2 (X-Y) |
| IGUS | DLE-FG | 1 x 1 | 8-15 | 1,5 | 0,5-0,8 | 2 (XX-Y) |
| IGUS | DLE-RG | 2 x 2 x 1 | 2,5-10 | 1,0 en ejes X e Y, 0,02 eje Z | 0,5-1 | 3 (X-Y-Z) |
Para ampliar la información sobre la selección de robots en aplicaciones de manipulación automatizada, puedes consultar nuestra guía Robótica pick and place: Guía de 0 a 100 para profesionales. En ella se analiza en detalle la comparativa entre diferentes arquitecturas robóticas, incluyendo robots SCARA y robots cartesianos, así como los criterios técnicos para elegir la solución más adecuada en procesos industriales.
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