1. Introducción.
Un robot es una entidad virtual ó mecánica artificial. En la práctica, es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia ó sus movimientos, ofrece la sensación de tener “ideas” propias.

No hay un consenso sobre qué máquinas pueden ser consideradas robots, aunque industrialmente se asigna esta denominación a aquella maquinaria automática con al menos 6 ejes.

Aunque las historias sobre ayudantes y acompañantes artificiales, así como los intentos de crearlos, tienen una larga historia, las máquinas totalmente autónomas no aparecieron hasta el siglo XX. El primer robot programable y dirigido de forma digital, el Unimate, fue instalado en 1961 para levantar piezas calientes de metal de una máquina de tinte y colocarlas en un aparejo.


2. El robot industrial.
El campo de la robótica industrial puede definirse como el estudio, diseño y uso de robots para la ejecución de procesos industriales. Más formalmente, el estándar ISO (ISO 8373:1994, Robots industriales manipuladores – Vocabulario) define un robot industrial como un manipulador programable en tres o más ejes multipropósito, controlado automáticamente y reprogramable.

2.1. Definición del robot industrial.
Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definición formal de lo que es un robot industrial. La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el mercado japonés y el euro-americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador. Así, mientras que para los japoneses un robot industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control. En segundo lugar, y centrándose ya en el concepto occidental, aunque existe una idea común acerca de lo que es un robot industrial, no es fácil ponerse de acuerdo a la hora de establecer una definición formal. Además, la evolución de la robótica ha ido obligando a diferentes actualizaciones de su definición.

La definición más comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA), según la cual un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas ó dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas.
Esta definición, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organización Internacional de Estándares (ISO) que define al robot industrial como: Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas.
Se incluye en esta definición la necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad. Una definición más completa es la establecida por la Asociación Francesa de Normalización (AFNOR):
• Manipulador: Mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano ó mediante dispositivo lógico.
• Robot: Manipulador automático servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectorias variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material.

Por último, la Federación Internacional de Robótica (IFR) distingue entre robot industrial de manipulación y otros robots: Por robot industrial de manipulación se entiende una maquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres ó más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas ó dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija ó en movimiento.
En esta definición se debe entender que la reprogramabilidad y la multifunción se consiguen sin modificaciones físicas del robot.

Común en todas las definiciones anteriores es la aceptación del robot industrial como un brazo mecánico con capacidad de manipulación y que incorpora un control más ó menos complejo. Un sistema robotizado, en cambio, es un concepto más amplio. Engloba todos aquellos dispositivos que realizan tareas de forma automática en sustitución de un ser humano y que pueden incorporar ó no a uno ó varios robots, siendo esto último lo más frecuente.

2.2. Clasificación del robot industrial.
La maquinaria para la automatización rígida dio paso al robot con el desarrollo de controladores rápidos basados en el microprocesador, así como un empleo de servos en bucle cerrado, que permiten establecer con exactitud la posición real de los elementos del robot y establecer el error con la posición deseada. Esta evolución ha dado origen a una serie de tipos de robots, que se citan a continuación:
• Manipuladores: Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que permite gobernar el movimiento de sus elementos de los siguientes modos:
 Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador.
 De secuencia fija: Cuando se repite la tarea de forma invariable. El proceso de trabajo se prepara previamente.
 De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los ciclos de trabajo.
Existen muchas operaciones básicas que pueden ser realizadas óptimamente mediante manipuladores, por lo que se debe considerar seriamente el empleo de estos dispositivos cuando las funciones de trabajo sean sencillas y repetitivas.
• Robots de repetición o aprendizaje: Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos previamente ejecutada por un operador humano, haciendo uso de un controlador manual ó un dispositivo auxiliar. En este tipo de robots, el operario en la fase de enseñanza se vale de una pistola de programación con diversos pulsadores ó teclas, ó bien de joysticks, ó bien utiliza un maniquí, ó a veces desplaza directamente la mano del robot. Los robots de aprendizaje son los más conocidos hoy día en los ambientes industriales y el tipo de programación que incorporan recibe el nombre de gestual.
• Robots con control por computador: Son manipuladores ó sistemas mecánicos multifuncionales controlados por un computador, que habitualmente suele ser un microordenador.
En este tipo de robots el programador no necesita mover realmente el elemento de la maquina cuando la prepara para realizar un trabajo. El control por computador dispone de un lenguaje específico, compuesto por varias instrucciones adaptadas al robot, con las que se puede confeccionar un programa de aplicación utilizando solo el terminal del computador, no el brazo. A esta programación se le denomina textual y se crea sin la intervención del manipulador.
Las grandes ventajas que ofrecen este tipo de robots hacen que se vayan imponiendo en el mercado.
• Robots inteligentes: Son similares a los del grupo anterior, pero además son capaces de relacionarse con el mundo que les rodea a través de sensores y tomar decisiones en tiempo real (auto programable).
De momento, son muy poco conocidos en el mercado y se encuentran en fase experimental para potenciarlos y hacerlos más efectivos, al mismo tiempo que más asequibles.
La visión artificial, el sonido de máquina y la inteligencia artificial, son las ciencias que más se están estudiando para su aplicación en los robots inteligentes.
• Micro-robots: Con fines educacionales, de entretenimiento ó investigación, existen numerosos robots de formación ó micro-robots a un precio muy asequible, cuya estructura y funcionamiento son similares a los de aplicación industrial.

Clasificación de los robots según T. M. Knasel:



2.3. Estructura general de un robot industrial.
Un robot industrial esta compuesto generalmente por las siguientes partes:
• Estructura mecánica (Manipulador): Se compone de varias articulaciones y sus respectivos elementos de transmisión y reductoras. Las partes que lo conforman son: Cuerpo, brazo, muñeca y elemento terminal.
• Sistema locomotor (Actuadores) y sensorial (Sensores): Los actuadores actúan sobre la estructura mecánica modificando su configuración y, por tanto, la situación del terminal. Los sensores dan a conocer el estado del robot y de su entorno.
• Sistema de control de bajo nivel: Gobierna los accionadotes del robot a partir de la definición de los movimientos a ejecutar, de acuerdo con el sistema de decisión y los datos obtenidos del sistema sensorial. Controla cada uno de los movimientos del manipulador y guarda su posición. El controlador recibe y envía señales a otros elementos de la célula de trabajo (Señales de entrada/salida) y almacena programas.
• Sistema de decisión y planificación: Elabora el movimiento del robot a partir de la definición de la tarea a ejecutar transmitida por el operador con ayuda de sistema de comunicación.
• Dispositivos de entrada y salida de datos: Los más comunes son el teclado, el monitor y la caja de comandos.
• Sistema de comunicación.

2.4. Características generales de un robot.
Las principales características de un robot se pueden separar en dos grupos:
• Características estáticas:
 Grados de libertad.
 Grados de maniobrabilidad.
 Accesibilidad.
 Movilidad.
 Espacio de trabajo.
• Características dinámicas:
 Capacidad de carga.
 Estabilidad.
 Resolución y resolución espacial ó precisión.
 Exactitud.
 Repetibilidad.

2.5. Configuraciones de la estructura base.
La elección del tipo de articulación entre los diferentes componentes del manipulador configura una determinada estructura, siendo las más habituales las siguientes:
• Cartesiana: Los ejes son perpendiculares.
• Cilíndrica: Los ejes son prismáticos y perpendiculares.
• Esférica: Los ejes son rotacionales y perpendiculares.
• Angular: El primer eje es vertical y perpendicular a los siguientes.
• Scara: Los ejes son paralelos y verticales.
• Paralela.




3. Aplicaciones de la robótica industrial.
La introducción, diseño y programación de los robots ha sido facilitada por las técnicas de organización y división del trabajo, sobre todo en la producción en masa, basadas en la mayor especialización, simplificación y repetitividad de las tareas productivas.

Entre las principales aplicaciones no industriales de los robots es necesario mencionar su utilización en plantas de energía nuclear, la exploración submarina, la minería, construcciones, agricultura, medicina, etc.

Las principales aplicaciones industriales son las siguientes:
• Fundición en molde: Fue la primera aplicación industrial.
• Soldadura por puntos: Actualmente es la principal área de trabajo de los robots. Ampliamente utilizada en la industria automovilística.
• Soldaduras de arco: No requiere de modificaciones sustanciales en el equipo de soldadura y aumenta la flexibilidad y la velocidad.
• Moldeado por extrusión: De gran importancia por la creciente demanda de partes especializadas de gran complejidad y precisión.
• Forjado: La principal aplicación es la manipulación de partes metálicas calientes.
• Aplicaciones de prensado: Partes y paneles de vehículos y estructuras de aviones, electrodomésticos y otros productos metalmecánicos. Esta es un área de rápido desarrollo de nuevos tipos de robots.
• Pinturas y tratamiento de superficies: La mejora de las condiciones de trabajo y la flexibilidad han sido las principales razones para el desarrollo de estas aplicaciones.
• Moldeado plástico: Descarga de máquinas de inyección de moldes, carga de moldes, paletización y empaquetado de moldes, etc. Ha contribuido a la mejora de las condiciones de trabajo, al ahorro de mano obra, a la reducción del tiempo de producción y al aumento de la productividad.
• Aplicaciones en la fundición: Carga y descarga de máquinas, manejo de materiales calientes, manejo de moldes, etc.
• Carga y descarga de máquina-herramientas: Los robots aumentan la flexibilidad y versatilidad de las máquinas-herramientas y permiten su articulación entre sí. Contribuyen a la reducción de stocks intermedios, minimizan los costes del trabajo directo e indirecto, aumentan la calidad de la producción y maximizan la utilización del equipo.
• Aparatos y maquinaria eléctrica y electrónica, juguetes, ingeniería mecánica, etc.

Características de los robots por aplicaciones:
• Procesado:
 Control de acción similar al humano.
 Control de trayectoria continua.
• Ensamblado:
 Campo de acción similar al humano.
 Elevada precisión y rapidez.
• Pintura:
 Campo de acción similar al humano.
• Paletizado:
 Elevada capacidad de carga.
 Alta relación entre área de trabajo y tamaño del robot.