Robots móviles: qué son, cómo funcionan y cómo optimizan la intralogística

La Organización Internacional de Normalización (ISO) define un “robot móvil” como “un robot capaz de desplazarse bajo su propio control … Puede ser una plataforma móvil con o sin manipuladores … Además de la operación autónoma, un robot móvil puede tener medios para ser controlado de forma remota” (ISO 8373:2021).

Dicho de un modo resumido, un robot móvil es una máquina capaz de desplazarse de forma autónoma por su entorno. Gracias a los sensores y tecnologías que incorpora, puede identificar su entorno y moverse por él, incluso sin tener que seguir rutas fijas, e interactuar, de forma segura, en un entorno cambiante. Incluso puede evitar obstáculos y replantear su ruta sobre la marcha tanto en entornos interiores controlados como oficinas, pasillos, fábricas o almacenes, como en entornos al aire libre como parques logísticos o campos agrícolas. Es, además, una máquina segura gracias a la integración de sensores y tecnologías que permiten una supervisión del movimiento, monitorizando de forma permanente y fiable tanto la velocidad como los giros.

Los robots móviles se utilizan, sobre todo, en el transporte de todo tipo de cargas, principalmente en intralogística, es decir en la ejecución y gestión de todos los movimientos de mercancías en el interior de una empresa, desde la recepción de materia prima hasta la expedición del producto terminado. En este artículo explican muy bien el concepto de intralogística en profundidad. 

Implica la gestión y optimización de:

• Flujos de materiales: movimientos de materia prima, producto semi acabado, producto terminado, etc.
• Flujos de información: la información que se intercambia cuando se mueve cualquier material, y que se integra con sistemas de gestión como gestores de la producción (MES), gestores de almacenes (WMS-SGA), gestores de mantenimiento (CMMS-GMAO/EAM/APM …), etc.

Con esta automatización e integración se obtiene una completa gestión y trazabilidad de los productos, incluso en tiempo real, así como una optimización de rutas, trayectorias, tiempos de respuesta, espacio, etc.

Los robots móviles se utilizan en sectores como la logística y la manufactura para automatizar el transporte de materiales en almacenes y fábricas, optimizando tiempos y reduciendo costos. En el sector farmacéutico y hospitalario, facilitan la entrega de medicamentos y la desinfección de espacios, mientras que en el de retail agilizan el inventario y la reposición de productos. 

En la construcción y minería, operan en entornos peligrosos transportando cargas pesadas, y en la agricultura se emplean para la recolección y monitoreo de cultivos. También tienen aplicaciones en seguridad, defensa y aeropuertos, donde realizan patrullajes, inspección de equipaje y asistencia a pasajeros, demostrando su versatilidad en múltiples industrias.

Las 2 tecnologías de robots móviles existentes hoy en día en el mercado

Encontramos básicamente 2 grupos de robots móviles en función de la tecnología empleada para su navegación:

• AGV (Automated Guided Vehicle – Vehículo de guiado automático):

Se mueve de manera guiada a través de rutas fijas de transporte, por ejemplo, siguiendo cables o bandas magnéticas adheridas al suelo o enterradas. Como no puede salirse del circuito por el que se mueve, cuando detecta un obstáculo se detiene hasta que el obstáculo es retirado. De ahí que se asocie un AGV a un robot con “navegación guiada”.

• AMR (Autonomous Mobile Robot – Robot móvil autónomo):

Se mueve de forma autónoma a través de unos sensores y de un sofisticado software, generando un mapa de su entorno en tiempo real y comparándolo con el del área que tiene memorizado previamente. 

De esta manera avanza siempre por el mejor recorrido, pudiendo moverse sin problemas en un entorno cambiante. Si se encuentra con un obstáculo, busca un camino alternativo manteniendo así el flujo de material previsto y optimizando la productividad. No necesita por tanto seguir cintas, imanes, cables, etc., de ahí que se asocie un AMR a un robot con una “navegación natural”.

Las distintas tipologías de robots móviles según su caso de uso

Varios son los casos de uso de los robots móviles en la industria y de ahí que se clasifiquen en diferentes tipos según su aplicación práctica.

Todo sobre los mouses

Los mouses son robots móviles con guiado automático, diseñados para transportar carros con ruedas en entornos industriales y logísticos mediante un sistema de arrastre retráctil, comúnmente llamado bulón o pin. Consiguen mover los carros de manera eficiente, situándose por debajo de ellos, subiendo luego el bulón y llevándolos así con su carga a otra posición.

Se suelen guiar mediante cintas magnéticas, códigos QR o mapas virtuales por navegación SLAM. Se utilizan para automatizar el transporte interno de materiales ya que al ser compactos están más adaptados a espacios limitados. En general tienen velocidades de hasta 1 m/s (60 m/min).

Pueden integrarse con sistemas de producción MES/MOM y otros sistemas de información implantados en el entorno industrial (SGA, GMAO, APS, etc.).

Sus ventajas más significativas

• Son sistemas seguros gracias a una supervisión permanente de la velocidad y de los giros, y a la incorporación de sensores y cámaras para la detección de obstáculos en su camino.
• Ofrecen un reducido coste inicial en comparación con otras tipologías de robots móviles, especialmente los que disponen de sistemas de guiado físico.
• Tienen una altura reducida que les permite introducirse por debajo de los carros, maximizando el espacio para la carga.
• La carga de mantenimiento que generan es baja debido a la mayor simplicidad de sus componentes.

Puntos a tener en cuenta a la hora de implantar mouses

• Están diseñados para cargas moderadas, no para gran tonelaje.
• En sistemas de guiado físico, dependen de elementos físicos como guías o balizas para navegar correctamente, lo que dificulta su adaptación a entornos dinámicos.
• En comparación con otras tipologías y en el caso de sistemas de guiado físico, su velocidad es reducida y necesitan mayores radios de giro.

Sus principales aplicaciones de uso

• Movimiento de componentes o piezas entre líneas de montaje, estaciones de trabajo, etc.
• Transporte de mercancías entre zonas productivas y almacenes intermedios.
• En situaciones donde se requiera una elevada estabilidad de estructuras sobre ruedas, ya que son fácilmente personalizables para transportar una gran variedad de piezas o componentes.
• En el caso en que la facilidad de manipulación de los carros para los operarios sea un factor crítico, al ofrecer una total compatibilidad de operaciones.

Todo sobre las plataformas autónomas

Las plataformas móviles autónomas, o simplemente plataformas, son un tipo de robots móviles diseñados para moverse de manera autónoma en diferentes entornos. Generalmente, tienen una base o plataforma que puede subir y bajar, permitiendo así levantar cargas muy diversas, desde unos pocos gramos hasta varias toneladas. En función de la carga que han de transportar pueden tener diversos tamaños. Algunas plataformas pueden ser pequeñas y ágiles para navegar en espacios reducidos, mientras que otras pueden ser más grandes y robustas para cargar objetos pesados.

En resumen, son unas herramientas muy útiles que combinan movilidad y funcionalidad, permitiendo realizar tareas de manera eficiente en diferentes contextos.

Pueden integrarse con sistemas de producción MES/MOM y otros sistemas de información implantados en el entorno industrial (SGA, GMAO, APS, etc.).

Sus ventajas más significativas

• Son sistemas seguros gracias a una supervisión permanente de la velocidad y de los giros, y a la incorporación de sensores y cámaras para la detección de obstáculos en su camino.
• Pueden tener la capacidad de esquivar objetos que se puedan encontrar en su camino.
• Pueden ser pequeños y ágiles, lo que les permite moverse en espacios reducidos.
• Pueden transportar cargas de varias toneladas y adaptarse al tamaño de cada carga.
• La capacidad de pivotar les permite realizar radios de giro en un mismo punto, lo que reduce todavía más el espacio necesario para moverse.
• Son muy personalizables pudiendo adaptarse a una gran diversidad de tipos de cargas.
• Ofrecen un reducido coste inicial en comparación con otras tipologías.

Puntos a tener en cuenta a la hora de implantar plataformas

• Sólo pueden trabajar en una altura limitada, cerca del suelo, sobre bases fijas.
• Necesitan estructuras adicionales (montura superior) para mover determinados tipos de carga.
• Necesitan un mayor análisis dinámico en función de la carga a transportar.

Sus principales aplicaciones de uso

• Suministro de material para las líneas de producción, tanto de materia prima como de producto semi acabado o terminado, bien sea sobre palets o contenedores específicos.
• Inspección y mantenimiento al poder equipar las plataformas con cámaras y sensores para realizar inspecciones de calidad en productos o para monitorizar el estado de maquinaria y equipos, ayudando a identificar problemas antes de que se conviertan en fallas.
• Uso de la propia plataforma como línea de producción, gracias a que puede transportar el material de forma segura, a velocidad constante y con diferentes alturas para, entre otras ventajas, mejorar la ergonomía.

Trazabilidad total de piezas, componentes o materiales transportados gracias a la lectura de códigos QR.

Todo sobre los apiladores autónomos

Los apiladores autónomos son robots móviles con horquillas diseñados específicamente para el transporte, la manipulación y el apilado de cargas sin intervención humana, generalmente en entornos de almacén o logística. Cuentan con una estructura que incluye horquillas, y un mástil que les permite elevar la carga hasta varios metros de altura con lo que pueden levantar y mover pallets o contenedores de manera eficiente.

Se utilizan comúnmente en almacenes, fábricas y centros de distribución para optimizar el manejo de materiales, mejorar la eficiencia y reducir el riesgo de accidentes.

Pueden integrarse con sistemas de producción MES/MOM y otros sistemas de información implantados en el entorno industrial (SGA, GMAO, APS, etc.).

Sus ventajas más significativas

• Son sistemas seguros gracias a una supervisión permanente de la velocidad y de los giros, y a la incorporación de sensores y cámaras para la detección de obstáculos en su camino.
• Son capaces de maniobrar en pasillos estrechos al tener unas dimensiones muy compactas, pudiendo incluso las horquillas estar orientadas en un lateral.
• Ofrecen gran versatilidad porque pueden no requerir de estructuras para coger la carga; además se puede trabajar tanto en altura como en suelo con un mismo apilador.
• Los modelos con timón permiten usarlos como si fueran transpaletas manuales, lo que ofrece una maniobrabilidad total en todo momento.
• Las referencias de navegación, por su altura, se ven menos afectadas por la dinámica del entorno.

Puntos a tener en cuenta a la hora de implantar apiladores autónomos

• Mayor coste inicial en comparación con otras tipologías.
• Mayor complejidad en la personalización que en otras tipologías.
• Para cargas elevadas, los radios de giro exigen pasillos más anchos.

Sus principales aplicaciones de uso

• En general para cualquier aplicación actual de carretillas con conductor.
• Almacenes logísticos para movimiento de pallets, contenedores y otros tipos de carga, tanto en suelo como en altura.
• Movimiento de componentes o piezas entre líneas de montaje, estaciones de trabajo, etc.
• Transporte de mercancías entre las zonas productivas y los almacenes.
• Transporte de mercancías entre puestos de trabajo y entre diferentes plantas.

Todo sobre los tractores autónomos

Los tractores autónomos son robots móviles especializados en el arrastre y similares a los tractores industriales con conductor. Son compactos y poseen una gran capacidad de maniobrabilidad. Pueden ser de carga ligera o tractores de gran tonelaje.

Sus ventajas más significativas

• Ofrecen versatilidad de movimientos y maniobrabilidad gracias habitualmente a la navegación por cinta magnética
• Garantizan la seguridad en el tráfico por medio de escáneres láser, setas de seguridad, etc.
• Existen tractores de dimensiones compactas para responder a espacios reducidos
• Otros modelos son más robustos asegurando la estabilidad de cargas pesadas de decenas de toneladas
• Están disponibles en versión con desenganche automático para mejorar la eficiencia del proceso

Sus principales aplicaciones de uso

• Tareas de arrastre de cargas en planta o almacén en las que se necesita seguridad en el tráfico.
• Transporte de arrastre de grandes tonelajes en interior garantizando la estabilidad de la carga.
• Arrastre de cargas en largas distancias a gran velocidad para acelerar los flujos.
• Transporte de arrastre en exteriores.

Puntos a tener en cuenta a la hora de implantar tractores autónomos

• Si el transporte es de interior o exterior
• La velocidad requerida en largas distancias
• La carga máxima de los remolques

Otros tipos de robots móviles

Existen otras versiones de robots móviles en el mercado. Indicamos algunos ejemplos a continuación:

• Los robots embarcados que combinan plataforma móvil y robot colaborativo, y que encontramos por ejemplo en sectores como el agroalimentario o el farmacéutico.
• Las transpaletas móviles que elevan y trasladan mercancía paletizada en entornos logísticos.
• Los robots de limpieza que friegan y/o aspiran según la necesidad de la planta.

Las tecnologías de navegación más utilizadas en robótica móvil

Las tecnologías de navegación son esenciales para que los robots móviles autónomos puedan moverse de manera efectiva y segura en su entorno, y así realizar tareas de forma autónoma y eficiente. 

Existe una amplia variedad siendo las más utilizadas las que vamos a ver a continuación.

Navegación magnética

Los robots móviles disponen de sensores magnéticos en su base que detectan el campo magnético generado por la cinta magnética que se encuentra en el suelo. Si el robot se desvía, los sensores detectan una reducción de la intensidad en el campo magnético y ajustan su trayectoria para mantenerse sobre la ruta establecida.

Navegación láser

Se colocan reflectores en zonas estratégicas de la planta para garantizar que el robot móvil sea capaz de detectar, con su láser de navegación, al menos tres reflectores desde cualquier parte de la ruta. De esta forma triangula su posición con gran precisión y se desplaza por la planta.

Navegación QR

Los robots móviles utilizan cámaras integradas para leer códigos QR colocados estratégicamente en el suelo o en las estaciones de trabajo. Estos códigos actúan como puntos de referencia, permitiendo al robot ajustar su posición con alta precisión dentro de su entorno de trabajo.

Navegación natural

En la navegación natural los robots móviles no dependen de una infraestructura fija preinstalada para orientarse en el espacio, como pude ser la cinta magnética, los reflectores o los códigos QR. Mediante los sensores de los que disponen y algoritmos avanzados son capaces de mapear el entorno y moverse de forma autónoma adaptando sus trayectorias a las variaciones.

Navegación SLAM

Mediante el uso de algoritmos, la navegación SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) construye un mapa de los alrededores del robot. En función de los datos recibidos de los sensores, determina su posición dentro de ese mapa. SLAM suele combinar datos de múltiples fuentes incluidas la detección y medición de distancias por imágenes de luz (LiDAR – Light imaging Detection And Ranging), radar, GPS u odometría (sensores de movimiento para estimar el cambio de la posición con respecto al tiempo).

Navegación VSLAM

Visual SLAM es una evolución de SLAM que usa cámaras en lugar de sensores LiDAR (Light imaging Detection And Ranging) para mapear el entorno y localizar la posición del robot en tiempo real.

Se basa en visión artificial y algoritmos de procesamiento de imágenes para detectar puntos clave en el entorno y construir un mapa 3D o 2D proporcionando una gran precisión y autonomía incluso en instalaciones de gran complejidad.

Navegación dual

Combina diferentes sistemas de navegación, alternando de uno a otro en función de la ubicación del robot móvil dentro del entorno de trabajo.

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