Cobot

Un cobot , o robot colaborativo , también conocido como robot acompañante , es un robot diseñado para la interacción directa y cercana entre humanos y robots . ^{[ 1 ]} Las aplicaciones de los cobots contrastan con las aplicaciones tradicionales de los robots industriales, en las que los robots están aislados del contacto humano o los humanos están protegidos por chalecos robóticos . ^{[ 2 ] [ 3 ]} La seguridad de los cobots puede depender de materiales de construcción ligeros, bordes redondeados y limitaciones inherentes de velocidad y fuerza, o de sensores y software que garanticen un comportamiento seguro. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La Federación Internacional de Robótica (IFR), ^{[ 6 ]} una asociación industrial global de fabricantes de robots y asociaciones nacionales de robótica, reconoce dos grupos principales de robots: robots industriales utilizados en la automatización y robots de servicio para uso doméstico y profesional. Los robots de servicio podrían considerarse cobots, ya que están diseñados para trabajar junto a los humanos. Tradicionalmente, los robots industriales han trabajado separados de los humanos detrás de vallas u otras barreras de protección, pero los cobots eliminan esa separación.

Como los COBOTS operan de forma segura y eficiente en un entorno compartido con humanos, su versatilidad les permite apoyar una amplia gama de tareas en diferentes entornos, y sus aplicaciones también se han expandido rápidamente tanto en el ámbito público como en el industrial. ^{[ 7 ]} Los cobots pueden tener muchos usos, desde robots de información en espacios públicos (un ejemplo de robots de servicio), ^{[ 8 ]} robots logísticos que transportan materiales dentro de un edificio, ^{[ 9 ]} hasta robots industriales que ayudan a automatizar tareas poco ergonómicas como ayudar a las personas a mover piezas pesadas, o las operaciones de alimentación o ensamblaje de máquinas.

El IFR define cuatro niveles de colaboración entre robots industriales y trabajadores humanos: ^{[ 10 ]}

• Coexistencia: Humanos y robots trabajan codo con codo sin barreras, pero sin compartir un espacio de trabajo.
• Colaboración secuencial: Los humanos y los robots comparten activamente un espacio de trabajo, pero sus movimientos actúan sobre la misma pieza de forma secuencial, no simultáneamente.
• Cooperación: El robot y el ser humano trabajan en la misma pieza al mismo tiempo, ambos en movimiento.
• Colaboración receptiva: El robot responde en tiempo real a los movimientos del trabajador humano.

Por motivos de seguridad, la mayoría de los robots industriales están aislados de los trabajadores humanos. Actualmente, existen robots humanoides en el mercado que pueden compartir espacio con los humanos, pero principalmente realizan tareas repetitivas y predecibles. ^{[ 10 ]} Siguen siendo principalmente modelos de investigación y presentan una alta tasa de fallos en sus interacciones generales. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Por ello, las empresas aún investigan su posible integración en hogares con bebés o mascotas. ^{[ 13 ]}

En la mayoría de las aplicaciones industriales de los cobots, el cobot y el trabajador humano comparten el mismo espacio, pero realizan las tareas de forma independiente o mediante colaboración secuencial. La cooperación y la colaboración adaptativa son menos comunes y siguen siendo objetivos del futuro.

Los cobots fueron inventados en 1996 por J. Edward Colgate y Michael Peshkin, ^{[ 14 ]} profesores de la Universidad Northwestern . Su patente estadounidense , titulada "Cobots" ^{[ 15 ],} describe "un aparato y un método para la interacción física directa entre una persona y un manipulador de propósito general controlado por una computadora". Brent Gillespie, investigador postdoctoral de Peshkin y Colgate, ahora profesor de la Universidad de Michigan , acuñó el término "cobot" y ganó cincuenta dólares en un concurso de nombres. ^{[ 16 ]}

La invención surgió de una iniciativa de General Motors de 1994 liderada por Prasad Akella del Centro de Robótica de GM y una subvención de investigación de la Fundación General Motors de 1995 destinada a encontrar una manera de hacer que los robots o equipos similares a robots fueran lo suficientemente seguros como para trabajar en equipo con personas. ^{[ 17 ]} Los fundamentos teóricos para robots flexibles que pueden monitorear y detectar fuerzas aplicadas a su estructura cinemática y, por lo tanto, pueden detectar colisiones o ser guiados manualmente por humanos, fueron establecidos a mediados de la década de 1980 por Oussama Khatib en la Universidad de Stanford ^{[ 18 ]} y perfeccionados posteriormente por Gerd Hirzinger y su equipo en el Centro Aeroespacial Alemán . ^{[ 19 ]}

Dos áreas de interés para Peshkin y Colgate fueron la fabricación y la cirugía. En el ámbito de la fabricación, su investigación culminó en la creación de la empresa Cobotics, adquirida por Stanley Assembly Technologies. También aplicaron su investigación a la cirugía ortopédica después de que un estudiante de medicina les propusiera la idea. ^{[ 20 ]}

Los primeros cobots aseguraron la seguridad humana al no tener una fuente interna de energía motriz . ^{[ 21 ]} En cambio, la energía motriz era proporcionada por el trabajador humano. ^{[ 22 ]} La función del cobot era permitir el control informático del movimiento, redirigiendo o dirigiendo una carga útil, de forma cooperativa con el trabajador humano. Posteriormente, los cobots también proporcionaron cantidades limitadas de energía motriz. ^{[ 23 ]} General Motors y un grupo de trabajo de la industria utilizaron el término Dispositivo de Asistencia Inteligente (DAI) como alternativa a cobot, que se consideraba demasiado asociado con la empresa Cobotics. En ese momento, la demanda del mercado de Dispositivos de Asistencia Inteligente y la norma de seguridad "T15.1 Dispositivos de Asistencia Inteligente - Requisitos de Seguridad del Personal" ^{[ 24 ]} tenían como objetivo mejorar las operaciones de manipulación de materiales industriales y de ensamblaje de automóviles. ^{[ 25 ]}

RIA BSR/T15.1, un borrador de norma de seguridad para dispositivos de asistencia inteligentes, fue publicado por la Robotic Industries Association , un grupo de trabajo de la industria, en marzo de 2002. ^{[ 26 ]}

La norma de seguridad para robots (ANSI/RIA R15.06) se publicó por primera vez en 1986, tras cuatro años de desarrollo. Se actualizó con ediciones más recientes en 1992 y 1999. En 2011, ANSI/RIA R15.06 se actualizó de nuevo y ahora es una adopción nacional de las normas de seguridad combinadas ISO 10218-1 e ISO 10218-2. Las normas ISO se basan en ANSI/RIA R15.06-1999. Un documento complementario fue desarrollado por ISO TC299 WG3 y publicado como Especificación Técnica ISO, ISO/TS 15066:2016, que cubre la robótica colaborativa, incluidos sus requisitos y aplicaciones integradas. ^{[ 27 ]} ISO 10218-1 ^{[ 28 ]} contiene los requisitos para robots, incluidos aquellos con capacidades opcionales para habilitar aplicaciones colaborativas. Las normas ISO 10218-2:2011 ^{[ 29 ]} e ISO/TS 15066 ^{[ 30 ]} contienen los requisitos de seguridad para aplicaciones de robots colaborativos y no colaborativos. Técnicamente, la aplicación de robot colaborativo incluye el robot, el efector final (montado en el brazo o manipulador del robot para realizar tareas que pueden incluir la manipulación de objetos) y la pieza de trabajo (si se manipula un objeto).

La seguridad de una aplicación de robot colaborativo es un problema, ya que no existe una definición oficial de cobot dentro de la estandarización de robots. Se considera un término comercial o de marketing porque "colaborativo" se determina por la aplicación. Por ejemplo, un robot que maneje una herramienta de corte o una pieza de trabajo afilada sería peligroso para las personas. Sin embargo, el mismo robot clasificando virutas de espuma probablemente sería seguro. En consecuencia, la evaluación de riesgos realizada por el integrador del robot aborda la aplicación prevista (uso). Las partes 1 y 2 de la norma ISO 10218 se basan en la evaluación de riesgos (según la norma ISO 12100). En Europa, se aplica la Directiva de Máquinas ; sin embargo, el robot en sí mismo es una máquina parcial. El sistema robótico (robot con efector final) y la aplicación del robot se consideran máquinas completas. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

La integración de cobots en la fabricación moderna está cada vez más impulsada por la IA centrada en el ser humano, lo que garantiza que estas máquinas complementen de forma segura a los trabajadores humanos en espacios físicos compartidos. En sectores avanzados de crecimiento B2B, estos sistemas colaborativos transmiten telemetría en tiempo real a redes en la nube centralizadas, lo que permite a las instalaciones actualizar dinámicamente los modelos de aprendizaje automático y ajustar los flujos de trabajo de producción sin necesidad de reprogramación manual in situ. ^{[ 33 ]}

• Air-Cobot , un robot móvil colaborativo para inspeccionar aeronaves.
• Vehículo guiado automáticamente

Rosen, Evan (2024). Capítulo 6: «Colaboración con robots y agentes inteligentes» en La cultura de la colaboración (edición ampliada y actualizada). Red Ape Publishing. ISBN 978-0-9774617-9-0 OCLC 1405190585

• Instituto de Seguridad y Salud en el Trabajo del Seguro Social Alemán de Accidentes (IFA), Cooperación segura entre seres humanos y robots
• Página web del proyecto CORAL sobre el robot colaborativo en la Escuela de Informática de Carnegie Mellon.
• destornilladores cobot