Sistema pick and place: qué es, funcionamiento y principales aplicaciones

Entienda en este artículo qué es el sistema pick and place, cómo funciona, cómo actúan los robots en esta tarea, cuáles son las principales aplicaciones en la industria y cómo beneficiarse de esta tarea automatizada. Solo continúe leyendo para saber más.

• ¿Qué es el sistema pick and place?
• ¿Qué es un robot pick and place?
• ¿Quién inventó los robots pick and place?
• ¿Cómo funcionan los robots de sistemas pick and place?
• ¿Cuántos ejes suelen tener estos robots?
• ¿Cuáles son las diferentes partes de un robot pick and place?
• ¿Cuáles son las ventajas de un robot pick and place?
• Aplicaciones de robots en sistemas pick and place
• Industrias que usan robots en sistemas pick and place
• Uso en gran escala de robots industriales
• ¿Qué destaca a los robots de pick and place?
• Alcanzando metas de productividad con un sistema pick and place

El sistema pick and place se trata de soluciones de automatización orientadas al manejo de objetos por una máquina o robot capaz de tomar una pieza, parte, caja u otro ítem y dirigirlo a un área determinada.

Por ejemplo, en una cinta transportadora, un brazo robótico colaborativo toma empaques de un producto y los inserta dentro de una caja, o toma el empaque vacío y lo pone en una nueva cinta donde será llenado.

Es decir, el sistema pick and place trata de la solución de automatización para manejo (y muchas veces está vinculado a otra tarea, como paletización o empaquetado).

Una de las partes importantes de la solución de automatización pick and place son los robots, estas herramientas permiten a las empresas automatizar tareas simples como levantar objetos o moverlos a otro punto.

Por ser extremadamente simple, repetitivo y manual, usar humanos en estas acciones es un desperdicio de fuerza laboral, ya que las personas pueden ser usadas para tareas más valiosas.

Normalmente, para auxiliar en la tarea, los robots industriales usados en operaciones pick and place están equipados con garras robóticas y, a veces, equipados con sistemas de visión para manejar las partes e identificarlas correctamente, respectivamente.

Los robots pick and place usados para tareas monótonas fueron originalmente basados en los robots delta desarrollados a principios de los años 80 por el profesor Reymond Clavel en la EPFL, Suiza.

La producción en masa de robots pick and place para empaquetado comenzó en 1987 cuando una empresa suiza llamada Demaurex compró la licencia de producción de estos robots.

En 1999, el robot delta FlexPicker fue lanzado por ABB Flexible Automation, y se convirtió en un avance en el área.

Ya en 2005, Universal Robots lanzó su primer robot colaborativo, el cobot UR5, y revolucionó la robótica industrial con los brazos robóticos colaborativos para tareas que incluían pick and place.

Existen varios diseños para robots pick and place, todo basado en las especificaciones de las aplicaciones para las que serán utilizados.

Sin embargo, el principio básico es el mismo: estos robots están montados sobre una base estable y poseen un brazo capaz de alcanzar toda el área de operación. El final del brazo posee una herramienta especializada para mover los objetos pretendidos (normalmente una garra robótica, que posee innumerables variaciones).

Estos robots pueden transferir ítems de una superficie inmóvil a otra, de una inmóvil a una móvil, o intercambiar ítems entre superficies móviles (como cintas de producción).

Robots simples con soluciones limitadas pueden venir en modelos de 3 o 5 ejes, pero las soluciones de 6 ejes de brazos robóticos colaborativos poseen un movimiento extra capaz de girar los ítems en su orientación.

Las partes más comunes de un robot pick and place son:

• Brazo robótico: también conocido como manipulador, es la parte extensa del robot que usa piezas cilíndricas y esféricas, juntas, ejes, etc.
• End effector: la herramienta al final del brazo que actúa como “mano”. Pueden realizar diferentes tipos de movimientos y acciones dependiendo de sus funcionalidades y características (pinzas neumáticas, eléctricas o adaptativas o ventosas de vacío externo o interno);
• Actuadores: lo que crea el movimiento en el brazo robótico y en los end-effectors/herramienta. Pueden ser servomotores, hidráulicos, eléctricos, etc.
• Sensores: sensores inductivos o capacitivos normalmente están posicionados en la línea y detectan la presencia del producto. Cuando no existe la posibilidad de indexación mecánica (tener certeza del lugar y orientación de la pieza/producto), se utilizan sistemas de visión artificial (que pueden ser 2D o 3D);
• Controladores: Sincronizan y controlan el movimiento de los actuadores del robot. Son como el cerebro de la solución robótica.

Los robots pick and place ofrecen grandes ventajas en tareas repetitivas, monótonas y físicamente agotadoras cuando se comparan con trabajadores humanos. Algunas de las principales ventajas son:

1. Velocid

La velocidad de operación es uno de los principales argumentos a favor de los robots para pick and place. Estas máquinas pueden levantar varios objetos y moverlos en el tiempo en que un humano tardaría en ejecutar apenas una repetición. Los cobots operan con tiempo-ciclo en el rango de los milisegundos, mientras que humanos altamente eficientes lo hacen solo en el rango de los segundos.

Además, los robots mantienen la misma velocidad y cadencia todo el tiempo, sin cansarse ni sufrir riesgos ergonómicos.

2. Productividad

En el universo de los Cobots, la productividad no significa necesariamente producir más rápido. Se abre una nueva posibilidad con la democratización de la tecnología al permitir soluciones híbridas con Cobots y Operadores.

De esta forma, el Cobot realiza el trabajo DDD (Dull, Dangerous and Dirty - trabajos monótonos, peligrosos e insalubres) y el ser humano puede realizar funciones complementarias más nobles que exijan destreza manual e inteligencia.

- Lea también: Productividad industrial: 10 consejos para optimizar tus procesos

3. Producción Ininterrumpida

Los humanos necesitan pausas, descanso y recuperación, lo que lleva a interrupciones en la línea productiva. Estas interrupciones también ocurren durante el cambio de turnos.

Por otro lado, robots colaborativos como los de Universal Robots no requieren pausas y pueden trabajar 24/7 en secuencias de 3 turnos todos los días con muy bajo mantenimiento.

4. Consistencia

El trabajo humano es excelente para diversas tareas, pero cuando necesitamos consistencia, es necesario admitir que los errores humanos son comunes.

Sin embargo, un robot para pick and place siempre trabajará como fue programado, repitiendo exactamente lo que se le pidió, generando mayor consistencia, reduciendo errores y gastos en retrabajos y desperdicio.

5 Seguridad y ergonomía

Levantar y mover objetos incluye riesgos como dejar caer el objeto sobre el trabajador, tocar piezas potencialmente peligrosas y Lesiones por Esfuerzo Repetitivo, problemas en la columna, hombros, cintura y muñeca por desgaste.

Nuevamente, los robots no corren ese riesgo, y alivian a los trabajadores de tareas repetitivas y agotadoras para dedicarse a lo que realmente aporta resultados al negocio.

- Lea también: Seguridad industrial: comprenda la importancia para el trabajo en la industria

Las principales aplicaciones de robots con pick and place son:

1. Montaje

En procesos de montaje, los robots de pick and place pueden tomar partes de varios lugares y unirlas en un solo lugar. Trabajo complejo en ambientes electrónicos es realizado usando estos tipos de robots. Otros sectores son: Farmacéutico, Electrónico, Automotriz, Alimentos, Bebidas y más.

2. Empaquetado

El robot funciona bien en sistemas pick and place para empaquetado. Básicamente, carga los ítems en el contenedor necesario y lo envía a una cinta transportadora o directamente a paletización (sistema PI-PA-PAL: Pick&Place, Packaging and Palletizing).

3. Bin Picking

La tarea de bin picking implica en la selección de una parte o pieza en una caja. Los robots en esta aplicación de pick and place cuentan con sistemas de visión 3D que les permiten identificar el ítem deseado.

4. Inspección y control de calidad

Robots con pick and place para inspección y control de calidad identifican los ítems para saber si están de acuerdo con los parámetros de calidad preestablecidos por los fabricantes. Si un ítem no pasa, el robot lo toma y lo rechaza de la línea de producción.

5. Selección de partes

Robots de selección de partes pueden separar objetos basados en su forma o información ofrecida por el objeto en sí (como un código de barras leído por un escáner en el robot).

- Lea también: Robots manipuladores: función, principales usos y ventajas

Las principales industrias que se benefician de esta tecnología de automatización son:

1. Farmacéutica

Usar robots para separar y encajar diferentes productos es excelente para la industria farmacéutica. En algunos casos, puede ser necesario usar robots más clasificados para salas limpias y esterilizadas (es decir, robots que no usen fluidos para movimiento ni dejen escapar gases).

2. Alimenticia

La industria alimenticia usa muchos robots con sistemas pick and place, ya que dependen de actividades de paletización, empaquetado, separación de productos y más.

3. Electrónicos

Robots de pick and place se usan para mover componentes y circuitos eléctricos de electrónicos como teléfonos, televisores, computadoras y más. Las principales industrias del mundo ya están utilizando esta tecnología para facilitar sus operaciones.

La robótica siempre ha tenido enfoque por la industria gracias a su potencial. Las ganancias de productividad que los robots pueden ofrecer son revolucionarias para las organizaciones. La popularidad de los robots industriales en general (incluyendo los robots colaborativos) llegó al punto en que casi el 90% de los robots en uso hoy están en fábricas e instalaciones similares.

Pero ¿qué hay detrás de esta adopción en gran escala en la manufactura? Los robots no deben ser confundidos con Inteligencia Artificial. No tienen capacidad de pensamiento y son incapaces de realizar tareas para las cuales no fueron programados.

Sin embargo, la falta de complejidad operacional se traduce en accesibilidad general para uso, en especial los robots colaborativos como los de Universal Robots, que pueden ser programados por trabajadores calificados tras entrenamiento en línea y gratuito.

Normalmente, los robots para pick and place son brazos robóticos colaborativos montados con un end effector (que puede ser una garra robótica, ventosa, cámara o una mezcla de soluciones creadas desde cero). Uno de los pilares de la adopción de cualquier tecnología es la conveniencia.

La manufactura ha abrazado la robótica debido a su facilitación de procesos, haciéndolos más eficientes, incluso con instalación y costos de adquisición. Cuanto más versátil y flexible sea la célula robótica, mayor es su valor, ya que puede ser aplicada de manera variada.

Los robots de pick and place son especialmente valiosos para la manufactura porque su funcionalidad simple es altamente aplicable en diversos escenarios. Virtualmente, cualquier industria o tipo de manufactura, de cualquier tamaño, tiene un uso para un robot en operaciones con sistemas de pick and place.

El mercado de robots industriales debe alcanzar un impresionante hito de 33 mil millones de dólares en 2025. Y no es sin motivo, considerando el enorme valor que las organizaciones obtienen de las inversiones en robótica industrial.

Si quiere ver cómo las empresas alcanzaron mejores márgenes de lucro, aumentaron la productividad y redujeron errores, recomendamos que acceda a esta página de casos.

Ahora, si su interés es saber cómo un sistema pick and place puede ser aplicado en su fábrica, recomendamos que hable con nuestros especialistas aquí en Universal Robots. Tenemos las soluciones correctas para usted y su empresa con nuestros robots colaborativos.