“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL

COMPROMISO CLIMÁTICO”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAPRODEUNP – SULLANA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

CURSO : AUTOMATIZACION DE PROCESOSO MINEROS

TEMA : ROBOTICA

INTEGRANTES : VEGA CRISANTO, LERICA SANCHEZ TABOADA, FATIMA TAUMA REQUENA, OFELIA SIANCAS GIRON, YENI DOCENTE : ING. VASQUEZ ARRIETA

CICLO : IX

GRUPO : 2

SULLANA, 2014

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

2. HISTORIA DE LA ROBOTICA

3. ¿QUÉ ES LA ROBÓTICA?

4. FASES DE LA ROBÓTICA

5. ROBOTS

6. CLASIFICACION DE ROBOTS

7. TECNOLOGÍAS ASOCIADAS A LA ROBÓTICA

8. APLICACIONES EN MINERÍA

9. AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA

10. CONCEPTO DE LA AUTOMATIZACIÓN Y LA ROBÓTICA

11. EVOLUCIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN Y LA ROBÓTICA

12. EL FUTURO DE LA AUTOMATIZACIÓN Y LA ROBÓTICA

13. ROBÓTICA INDUSTRIAL

14. EL FUTURO DE LA MINERÍA: TECNOLOGÍA ROBOTIZADA

15. LOS ROBOTS DE LA MINA

16. LA MINERÍA SE VUELVE CADA VEZ MÁS TECNOLÓGICA

17. CONCLUSIONES

OBJETIVOS

Comprender la función de un robot industrial y su impacto en la economía y productividad.

Identificar las configuraciones y aplicaciones de los robots industriales. Conocer los criterios de selección de robots, elementos de diseño y seguridad

para diseñar una célula robotizada. Conocer los criterios de programación de robots industriales. Desarrollar habilidades de programación de robots mediante el lenguaje MCL. Desarrollar habilidades de programación y simulación de robots mediante el

lenguaje MELFA BASIC IV. Aumento de la Productividad. Mejora de la Calidad. Las causas que ocasionan la mejora de la productividad se resumen en las

siguientes: Aumento de la velocidad: se debe a la repetición automática de los

movimientos del robot con optimización de la velocidad. Elevado tiempo en funcionamiento sin fallos. Mantenimiento reducido. Optimización sustancial del empleo del equipo o máquina que maneja

el robot. Acoplamiento ideal para producciones de series cortas y medias. Rápida amortización de la inversión.

LA   ROBÓTICA

Introducción

La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica o la informática. La robótica es una ciencia aplicada que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots.

Una característica de la robótica es que es un área interdisciplinaria, esto quiere decir que es el resultado de la interacción de varias disciplinas:

HISTORIA DE LA ROBOTICA

La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de “artefactos”, que trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilodrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingénios) acuñó el término “automática” en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.

Karel Capek, un escritor checo, acuño en 1921 el término Robot en su obra dramática “Rossum’s Universal Robots / R.U.R.”, a partir de la palabra checa Robbota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviándonos de las labores caseras. La Robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato teórico. Sin embargo, al intentar reproducir algunas tareas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, no se ha obtenido resultados satisfactorios, especialmente en el campo de la robótica autónoma. Sin embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, visión artificial, la robótica autónoma y otras ciencias paralelas nos permitan acercarnos un poco más cada vez a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la ciencia ficción.

¿Qué es la Robótica?

•La Robótica es una ciencia aplicada que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots.

•Una característica de la robótica es que es una rea interdisciplinaria, esto quiere decir que es el resultado de la interacción de varias disciplinas:

Fases de la robótica

•La actividad de trabajar con la robótica educativa la podemos dividir en fases; esto es, actividad es relativamente independientes entre sí que definen una acción manual o intelectual en la ejecución de la robótica educativa.

Colocando en orden lógico las 5 fases tenemos:

FASE: DISEÑAR

La idea y su representación basada en la necesidad de resolver algún problema, dará origen al desarrollo de una maqueta, modelo, diseño.

Usando ejemplos de la realidad (imitación). Usando la imaginación para crear algo nuevo. Se debe plasmar la idea en un medio

físico (bosquejar la posible solución).Ejemplo: Dibujar en un papel.

FASE: CONSTRUIR

•En base al diseño planteado se empezará a construir una solución al problema, valiéndose de piezas, sensores y conexiones.

–Introducir el tema de la robótica primero como un juego para armar “modelos básicos”, los cuales son representaciones de cosas del entorno cotidiano: casa, puente, etc.

–Armar “modelos intermedios” los cuáles sean representaciones de cosas o seres vivos de la naturaleza.

Armar “modelos avanzados” que son representaciones de mecanismos o equipos de la industria, creaciones propias, etc.

FASE: PROGRAMAR

•Basada en el uso de un software de fácil uso (iconográfico), que permita programar los movimientos y el comportamiento en general del modelo robótico.–Pensar en una solución al problema planteado (creatividad).

–Plasmar la solución pensada en una secuencia no ambigua, finita y ordenada de

pasos (instrucciones) que han de seguirse para resolver el problema (algoritmo). –Definir la estructura de datos que se requiere para solucionar el problema.

–Traducir el algoritmo en una secuencia de instrucciones que deben ser ingresados al “subsistema de control” del modelo robótico (lenguaje iconográfico).

–Ingresar el programa en el “subsistema de control” del modelo robótico (puede ser en forma manual mediante el uso del teclado que tiene el cerebro o mediante la transferencia desde un computador).

FASE: PROBAR

•Verificar visualmente que el modelo implementado funciona.

•Comprobar que su funcionamiento cumple con un conjunto de especificaciones, puede ser estándares, modelo matemático, etc.

FASE: DOCUMENTAR Y COMPARTIR

Una vez que se ha probado el modelo y que funciona como lo hemos diseñado, entonces debemos documentar el trabajo desarrollado. Esto se puede hacer de varias maneras:

–Dibujo a mano alzada, etc.

–Procesador de textos, editor de gráficos, etc.

–Software especializado: MLCAD, Lego Digital Designer, etc.

La documentación también nos sirve para algo muy importante: el compartir nuestro trabajo con los demás, de esa manera difundimos el conocimiento.

Finalmente estas 5 fases de relacionan según el siguiente diagrama de flujo:

ROBOTS

Un robot es una máquina programable que puede manipular objetos y realizar operaciones que antes sólo podían realizar los seres humanos. El robot puede ser tanto un mecanismo físico como un sistema virtual de software (un conjunto de programas, instrucciones y reglas informáticas que permiten ejecutar distintas tareas en una computadora). Ambos tipos de robot coinciden en contar con capacidad de pensamiento, aunque en realidad se limitan a ejecutar órdenes dictadas por las personas.

Se suele considerar (por la mayoría de las personas) que un robot tiene la capacidad de imitar el comportamiento de los humanos o de los animales. Existen robots humanoides, surgidos a partir de la segunda mitad del siglo XX, que pueden caminar, mover un brazo mecánico, responder a los estímulos… El término robot se popularizó con el éxito de la obra checa R.U.R. (Robots Universales Rossum) escrita por Karel

Capek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra, la palabra checa robota, que se encontraba en el título original (que significa trabajos forzados), fue traducida al inglés como robot.

CLASIFICACION DE ROBOTS

1. SEGÚN SU CRONOLOGÍA

La que a continuación se presenta es la clasificación más común:

1ª GENERACIÓN. • Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

2ª GENERACIÓN. • Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.

3ª GENERACIÓN. • El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.

4ª GENERACIÓN. • Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.

2. SEGÚN SU ARQUITECTURA

POLIARTICULADOS

En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

MÓVILES

Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de

sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

ANDROIDES

Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente, los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot.

ZOOMÓRFICOS

Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los Robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteados o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

HÍBRIDOS

Corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo, uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos.

TECNOLOGÍAS ASOCIADAS A LA ROBÓTICA

SENSORES

Radar automotriz:

• Desarrollado para la industria automotriz

• Utilizado por nuevo Ford Taurus de serie

Algunas características:

• Tecnología multimodo (dos rangos de alcance)

• Completamente de estado sólido

• Robusto y Compacto

RFID

• Receptores pasivos/activos

• Antenas para detección

• Estimación de distancias

• Trazabilidad

• Identificación

MANIPULADORES

• Manipuladores eléctricos

• Manipuladores hidráulicos

• Sistemas hápticos

• Sistemas de rigidez variable

ROBOTS MÓVILES Plataformas móviles multi-proposito Desarrollo militares robustos Maquinas robotizadas

SOFTWARE DE CONTROL

•Modelamiento del mundo

-Detección

-Caracterización

-Mapping

-Tracking

-Auto-localización

• Toma de decisiones

-Redes neuronales

-Lógica difusa

-Árboles de decisión

-Conductas basadas en comportamientos

•Actuación

•Procesamiento distribuido

•Toma de decisiones locales

•Trabajo colaborativo

APLICACIONES EN MINERÍA

SISTEMAS DE MEDICIÓN

• Medición de volumen de Stock Piles

• Medición de nivel y estimación de material en tolvas

•Construcción de mapas con radar

•Construcción de mapas con láser

•Fusión sensorial

•Control de identidad utilizando indicadores biométricos

•Seguimiento de maquinaria

•Ubicación de personal en emergencias mediante RFID

•Monitoreo y detección precoz de enfermedades producto del trabajo en ambientes extremos

•Sensorización de máquinas

- Mantenimiento predictivo

- Detección temprana de fallas

- Manejo de contingencias

DETECCIÓN Y PREVENCIÓN DE FALLAS

•Medición y extracción de enllampe

•Detección y extracción de inchancables en correas.

•Desatollo de chancadores.

•Detección de cortes y medición de estado de correas transportadoras.

OPERACIÓN LOCAL

TELE-OPERACIÓN

Solución:

•Percepción mejorada

•Tele-operación asistida

TELE-OPERACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN

MANIPULADORES

•Manipuladores de carga peligrosa

•Martillos pica rocas tele-operados

ROBOTS DE EXPLORACIÓN

•Robots de exploración para túneles en desuso

•Inspección del interior de harneros y molinos

MÁQUINAS MÓVILES TELE-OPERADAS

•Tele-operación de cachorreo

•Tele-operación en lugares peligrosos

NAVEGACIÓN AUTÓNOMA

•Flotas de camiones automáticos

•Cargadores con desplazamiento automático y carga tele-operada

VEHÍCULOS AÉREOS NO TRIPULADOS

•Vehículos aéreos no tripulados de exploración (UAV)

SIMULACIÓN Y SOFTWARE

•Tecnologías de redes de sensores, adquisición de datos, y toma de decisiones en tiempo real

•Herramientas de simulación

Automatización y Robótica

La automatización y la robótica industrial son un conjunto de técnicas que involucran la aplicación e integración de diferentes sistemas para operar y controlar procesos productivos de forma autónoma.

La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales.

El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación y luego se cargaban en el robot. Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá.

DEFINICIÓN:

Automatizar: Aplicar la automática a un proceso, a un dispositivo

Automático: Dicho de un mecanismo: Que funciona en todo o en parte por sí solo( derivado del griego antiguo: guiado por uno mismo).

Automatización: es el uso de sistemas o elementos computarizados para controlar maquinarias y/o procesos industriales substituyendo a operadores humanos.

La automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En el campo industrial podemos definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en computadoras en la operación y control de la producción, Ejemplos de esta tecnología son: líneas de producción, máquinas de montaje mecanizado, sistemas de control de realimentación (aplicados a los procesos industriales), máquinas-herramienta con control numérico y robots. En consecuencia, la robótica es una forma de automatización industrial. Hay tres clases amplias de automatización industrial:

•Automatización fija

•Automatización programable

•Automatización flexible.

La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto es adecuada para diseñar equipos especializados para procesar el producto (o un componente de un producto) con alto rendimiento y con elevadas tasas de producción. Un buen ejemplo de la automatización fija puede encontrarse en la industria del automóvil, en donde líneas de producción muy integradas constituidas por varias decenas de estaciones de trabajo se utilizan para operaciones de mecanizado en componentes de motores y transmisiones.

La economía de la automatización fija es tal que el costo de los equipos especiales puede dividirse entre un gran número de unidades y los costos unitarios resultantes son bajos en relación con los métodos de producción alternativos. El riesgo encontrado con la automatización fija es que al ser el costo de inversión inicial elevado, si el volumen de producción resulta ser más bajo que el previsto, los costos unitarios se harán también más grandes que los considerados en las previsiones. Otro problema con la automatización fija es que el equipo está especialmente diseñado para obtener el producto, y una vez que se haya acabado el ciclo de vida del producto es probable que el equipo quede obsoleto. Para productos con cortos ciclos de vida el empleo de la automatización fija representa un gran riesgo. La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción está diseñado para ser adaptable a variaciones en la configuración del producto. Esta característica de adaptabilidad se realiza haciendo funcionar el equipo bajo el control de un programa, de instrucciones que se preparó especialmente para el producto dado. El programa se introduce por lectura en el equipo de producción y este último realiza la secuencia particular de operaciones de procesamiento (o montaje) para obtener el producto. En términos de economía, el costo del equipo programable puede repartirse entre un gran número de productos, aun cuando sean diferentes. Gracias a la característica de programación y a la adaptabilidad resultante del equipo, muchos productos diferentes y únicos en su género pueden obtenerse económicamente en pequeños lotes.

La relación de los dos primeros tipos de automatización, como una función de la variedad del producto y del volumen de producción, se ilustra en la Figura 9.Existe una tercera categoría entre automatización fija y automatización programable que se denomina <automatización flexible>. Otros términos utilizados para la automatización flexible incluyen los sistemas de fabricación flexibles (o FMS) y los sistemas de fabricación integrados por computadora. El concepto de automatización flexible solo

se desarrolló en la práctica después de los años 80s. La experiencia adquirida hasta ahora con este tipo de automatización indica que es más adecuado para el rango de producción de volumen medio, como se ilustra en la figura 9. Tal como se indica por su posición relativa con los otros dos tipos, los sistemas flexibles tienen algunas de las características de la automatización fija y de la automatización programable. Debe programarse para diferentes configuraciones de productos, pero la diversidad de las configuraciones suele estar más limitada que para la automatización programable, lo que permite que se produzca un cierto grado de integración en el sistema. Los sistemas automatizados flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo que están interconectadas por un sistema de almacenamiento y manipulación de materiales. Una computadora central se utiliza para controlar las diversas actividades que se producen en el sistema, encaminando las diversas piezas a las estaciones adecuadas y controlando las operaciones programadas en las diferentes estaciones. [6]Una de las características que distingue a la automatización programable de la automatización flexible es que con la automatización programable los productos se obtienen en lotes. Cuando se completa un lote, el equipo se reprograma para procesar el siguiente lote. Con la automatización flexible, diferentes productos pueden obtenerse al mismo tiempo en el mismo sistema de fabricación. Esta característica permite un nivel de versatilidad que no está disponible en la automatización programable pura, como se definió anteriormente. Esto significa que pueden obtenerse productos en un sistema flexible en lotes si ello fuera deseable, o varios estilos de productos diferentes pueden mezclarse en el sistema. La potencia de cálculo de la computadora de control es lo que posibilita esta versatilidad.

Figura 10 Línea de producción automatizada

De los tres tipos de automatización, la robótica coincide más estrechamente con la automatización programable (ver fig. 10). Un robot industrial es una maquina programable de uso general que tiene algunas características antropomórficas o humanoides. La característica humanoide más típica de los robots es la de sus brazos

móviles. El robot puede programarse para desplazar su brazo a través de una secuencia de movimientos con el fin de realizar alguna tarea de utilidad. Repetirá este modelo de movimientos una y otra vez hasta que se reprograme para ejecutar alguna otra tarea. Por consiguiente, la característica de programación permite que los robots se utilicen para una diversidad de operaciones industriales diferentes, muchas de las cuales implican el trabajo del robot junto con otros elementos de equipos automatizados o semi automatizados. Estas operaciones incluyen la carga y descarga de máquina, la soldadura por puntos y la pintura por pulverización. (ver fig.11).

Figura 11. Estación de soldadura robotizada

Concepto de la automatización y la robótica

Este sector está formado por empresas que construyen y mantienen equipos, hardware y software y también por empresas diseñadoras e integradoras de sistemas para soluciones particulares. Y desde el punto de vista de las empresas clientes, la automatización y la robótica es un área en pleno desarrollo en todos los sectores industriales, ya que permite mejorar la productividad de las empresas, la calidad de sus productos y la seguridad laboral, realizando operaciones de forma rápida y precisa, simplificando el mantenimiento de la instalación y controlando los procesos en tiempo real.La robotización permite mejorar la calidad y las condiciones de trabajo, sustituyendo tareas penosas por otras que se efectúan en condiciones mucho más ventajosas.

Evolución de la automatización y la robótica

Desde el inicio del siglo XIX el ingeniero francés Jacquard desarrolló el primer telar automático utilizando una cinta de papel perforada como un sistema de programación de una máquina textil, en esa fecha se inició la transición de la producción artesanal a la producción masiva, y desde entonces la automatización industrial ha estado en continuo desarrollo, y, entre otros resultados, ha logrado la fabricación de grandes lotes de productos manufacturados a bajo precio. 

Tal como se indica en el informe COTEC [2] el concepto de producción masiva dio paso a la producción automatizada en los años cincuenta del siglo pasado, definida por la introducción de nuevas máquinas automáticas flexibles. Más tarde, en los años sesenta, se empezaron a introducir los primeros robots industriales, que aumentaron aún más la flexibilidad del sistema productivo. De esta forma la producción se realizaba por lotes más pequeños, permitiendo cambios más rápidos en el producto. El aumento de la capacidad de procesamiento de los computadores y su drástico abaratamiento con la llegada del microprocesador, permitieron en los años ochenta crear el concepto de Fabricación Integrada por Computador. Por último, en nuestros días se está abordando la automatización flexible de la producción por encargo, gracias a la introducción del concepto de fabricación inteligente. Los sistemas de control están basados cada vez más en arquitectura PC, lo que abarata el hardware y simplifica la programación y permite el uso de comunicaciones inalámbricas y el uso masivo de Internet.

El futuro de la automatización y la robótica

Por una parte, la irrupción de las nuevas tecnologías de la computación ubicua, de las comunicaciones digitales y de la instrumentación microelectrónica permite alcanzar unas prestaciones que eran inimaginables antes. Por otra parte los avances en la modelización, la Inteligencia Artificial, las técnicas modernas de tratamiento de señales y datos, llevan cada día más lejos las exigentes prestaciones de funcionamiento de los actuales procesos industriales. Teniendo en cuenta que algunos de los componentes pueden fallar en cualquier momento y el proceso automatizado debe informar a los operadores y detectar las causas, al mismo tiempo tratará de seguir proporcionando un funcionamiento seguro. En un futuro próximo las tareas automáticas de detección de fallas, diagnóstico, pronóstico y ayuda al mantenimiento preventivo serán más sofisticadas, competitivas y seguras, inimaginables hoy en día.

ROBÓTICA INDUSTRIAL

Tecnología para hacer crecer la producción

Respecto a nuestro país, la robótica industrial a nivel mundial nos lleva varias décadas de ventaja. Partió en la industria automotriz de los años ‘60, -mercado que la vio nacer-, pero durante los últimos años también ha penetrado la industria con soluciones de automatización destinadas a aumentar la eficiencia y productividad. Actualmente, algunas señales indican que la industria nacional está volviendo su mirada hacia el mundo de la robótica aplicada a los procesos, lo que hace pensar que en la próxima década la penetración de robots en nuestro mercado será una tendencia fuerte. En este reportaje, ejecutivos de empresas proveedoras y académicos nos entregan su visión acerca del nivel de desarrollo de la robótica industrial en Chile y sus proyecciones.

Moverse, hacer funcionar un brazo mecánico, sentir y manipular su entorno y mostrar un comportamiento inteligente, especialmente en imitación de humanos y animales, son algunas de las propiedades de los robots. Y a juicio de Carolina Lagos, Directora de Vinculación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Andrés Bello, presentan varias ventajas sobre el trabajo humano: mayor productividad, mayor control de calidad y reducción de exposición humana a sustancias dañinas.

Hoy en día hay más de 800 mil unidades de sistemas robóticos a nivel mundial. Desde los ‘80, comenzaron a surgir los denominados "Robots de Servicio", destinados a aplicaciones en diversas áreas, como manufactura, industria pesada, militar y de seguridad, medicina, entretenimiento, entre muchas otros.

Pero, como indica Gastón Lefranc, Académico y Coordinador del Grupo Multidisciplinario en Robótica Industrial, Inteligencia Artificial y Automatización Avanzada, de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, la robótica es sólo una de las tantas partes de la inteligencia artificial, que comprende -además- redes neuronales, conjuntos difusos, visión por computador, reconocimiento de objetos y patrones, algoritmos genéticos, resolución de problemas y lenguaje natural. "Todas estas técnicas han mejorado notablemente la ingeniería y sus aplicaciones han hecho posible mejores productos, mejores formas de gestionar y producir", afirma.

LOS PRIMEROS PASOS

Aunque en Chile existe un buen número de empresas robotizadas en proporción a la cantidad de habitantes del país -superando incluso a Brasil y Argentina- aún estamos muy por debajo de los países europeos. Así lo indica José Manuel Terán, Ingeniero de Proyectos de Rambal, quien además explica que el nivel de robótica de un país está

siempre asociado al nivel de profesionalización. De esta manera, mientras más cara es la mano de obra, mayor es el grado de automatización y robótica.

Salvo excepciones, Ottavio Berbakow, Gerente de Aplicaciones y Socio de Roboris, señala que la industria nacional está más bien un poco ajena a la robotización de procesos, si bien cada vez más están siendo analizados proyectos en el sector. "Es decir, aun cuando no se esté comprando, la robotización está formando parte consistente de los presupuestos anuales de evaluación en muchas empresas".

Esto se explica, según la opinión de Luis Felipe Ramírez, Gerente Comercial de MIRS, porque la mayor introducción a nivel mundial de la robótica se da en la industria automotriz y de la electrónica, industrias donde nuestro país tiene poca o ninguna participación. Respecto de la industria fabril -indica categórico el ejecutivo- las experiencias que existen se pueden considerar aún como "quijotadas", más que como parte de un proceso de introducción.

Los primeros pasos de la robótica aplicada a la industria en el país se están dando principalmente en dos campos de aplicación. El primero son las empresas de explotación de materias primas, fundamentalmente la minería, agricultura, sector pesquero y de celulosa y papel. El segundo lo constituyen empresas de manufactura, normalmente pequeñas y medianas, con volúmenes bajos de producción y, por ende, también de inversión en robótica.

ROBÓTICA EN LA INDUSTRIA

Como explica Jorge Rojas, Gerente de Robotec, en Chile, poco a poco la robótica comienza a estar presente en forma cada vez más importante en la industria. Ejemplos son los sectores papel, metalmecánico, plásticos, alimentos y packing, especialmente en el mercado de la fruta, con soluciones de fin de línea, entre ellas, manipulación de envases y productos, encajonado y paletizado. También se utiliza para transporte de material pesado y molienda de distinto tipo.

Pero, no cabe duda de que, aunque de data incipiente, la mayor implementación de robótica es en la minería. Se utiliza especialmente para movilizar gran cantidad de material y en faenas donde la presencia humana corre riesgo vital, como el trabajo en túneles, donde el hombre es sustituido por un manipulador robótico que, a través de cámaras, transmite información a la sala de control.

En opinión de los expertos, durante los próximos años otros sectores deberían considerar la robótica como una tecnología para hacer crecer su producción. Según José Manuel Terán, el sector agrario posee un bajo nivel de incorporación de esta herramienta con respecto al resto de los sectores, tomando en cuenta que es un gran sector y que le sería muy útil en tareas como cosecha, cultivos y manipulación de

frutos en general. Para Ottavio Berbakow, el manejo de alimentos desnudos es un nicho interesante, siendo Chile un país que presenta una producción agroalimentaria importante y que está afecta a la variable sanidad y salubridad.

En general, Carolina Lagos asegura que la robótica es imprescindible para potenciar todos los procesos donde es necesario el traslado de un objeto desde un lugar a otro (pick and place), en procesos de soldaduras al arco, ensamblado, embalaje, servicios y en procesos donde se requiere el reconocimiento de imagen. Asimismo, Gastón Lefranc indica que la robótica puede aplicarse a la medicina en operaciones quirúrgicas, en la aviación para cargar combustible en zonas muy frías, en manufactura, fabricación, ensamblado, almacenamiento y control de calidad (aplicables a cualquier empresa), y en empresas especialistas en materias primas y de energía. "Las aplicaciones son muy diversas e incluso aplicables a negocios como el de las empresas acuícolas, de gran auge en Chile", afirma.

INVERSIÓN INICIAL: UN GRAN OBSTÁCULO

No cabe duda de que a pesar de sus ventajas y beneficios, el principal obstáculo de la implementación de tecnología robótica es su costo inicial, siempre largamente superior a la contratación de mano de obra tradicional. Sin embargo, como explica el ejecutivo de Rambal, dependiendo del proceso los resultados en términos de eficiencia y productividad pueden ser muy rápidos. "Algunas máquinas se amortizan en un par de meses y otras en varios años, pero finalmente el análisis de los empresarios es positivo".

Para derribar la barrera económica, Luis Felipe Ramírez asegura que es fundamental considerar factores como la disminución de costos operacionales, mejor calidad, seguridad y confiabilidad de los procesos de producción.

Más allá del factor ‘inversión’, Ottavio Berbakow confirma que otro obstáculo lo constituye la creación de integradores y soporte locales -junto con su mejoramiento y perfeccionamiento-, educación al interior de las empresas para adherir a este tipo de tecnología, entendimiento de los procesos de trabajo de cada empresa y correcta formulación de proyectos y capacitación, en términos profesionales y académicos.

Pero también es necesario un cambio de mentalidad. Una de las barreras para aprovechar mejor este tipo de tecnología, según Gastón Lefranc, es la capacidad de innovar de las empresas, partiendo de las operaciones riesgosas para el hombre y

pasando por aquéllas que mejoran sustancialmente la calidad y producción. "Si bien la introducción de tecnología robótica en una organización es responsable de aproximadamente un 20% a 25% de despidos, esta barrera se supera con los aumentos de producción y bajos costos. La experiencia indica que los trabajadores despedidos se recontratan, siempre y cuando se les haya entrenado para trabajar con las nuevas tecnologías".

Entonces, para impulsar el desarrollo de la robótica industrial en Chile un buen camino es mirar las experiencias internacionales. Por ejemplo, en países desarrollados se han aplicado medidas tributarias especiales para empresas que han robotizado sus procesos, alivianando así la ‘carga’ financiera que implica la inversión inicial; un ejemplo que, de estudiarse para Chile, podría significar un buen estímulo para la oferta y la demanda. 

El próximo desafío, a juicio del ejecutivo de MIRS, es atreverse a dar los pasos necesarios para incorporar rápidamente las nuevas tecnologías en los procesos y dar respuesta a las demandas en materia de biotecnología, comunicaciones y automatización en general. "Mientras otros esperan, empresas como Codelco han decidido actuar". Ese es el ejemplo que hay que seguir, indica.

EL FUTURO DE LA MINERÍA: TECNOLOGÍA ROBOTIZADA

La innovación en la minería global, que no ha mostrado grandes avances en cerca de medio siglo, podría dar un salto a medida que se inspire en robots para lograr nuevas riquezas. 

Los mineros peruanos tendrán que empezar a gastar más en innovación para extraer con más rapidez y así aprovechar el auge en los precios de las materias primas, aseguran expertos.

Aunque en Perú el uso de la robótica en la minería es aún muy incipiente, en el mundo existe una tendencia hacia este tipo de automatización de procesos. Países como Australia, Canadá y Chile, son avanzados en el tema, pues invierten cerca del 50% de sus ganancias en automatizar sus procesos, muchos de ellos a través de la robótica.

Justo en momentos en que los metales atraviesan por uno de los ciclos de bonanza más prolongados en la historia reciente, las compañías mineras peruanas, que por décadas han alimentado la demanda, deben luchar para encontrar nuevas formas para alcanzar riquezas cada vez más menguadas. Ya sea en la forma de perforar, extraer los minerales, en los procesos metalúrgicos o en el transporte de los concentrados, los mineros peruanos van a tener que ser más originales para extraer con más rapidez minerales y así aprovechar el auge en los precios de las materias primas. La última innovación de envergadura en la industria minera ocurrió en 1958 con la primera palanca mecánica sobre ruedas,  que reemplazó hacia la década de 1970 a la mayor parte de la extracción cuando se utilizaban carros sobre rieles En Perú no existen cifras ni datos oficiales sobre la utilización de la tecnología robótica en los procesos productivos mineros.

Actualmente, en Perú cerca al 95% de empresas tiene automatizado algunos de sus procesos, principalmente en sus plantas concentradoras, pero en robotización al parecer no llegamos ni al 1%. Erich Lohrmann, Director de Área Latinoamérica de la empresa Kuka-Alemania, considera que Perú tiene un buen nivel económico para adquirir robots y mejorar su productividad. “Con la automatización robotizada, el Perú tiene la posibilidad de cumplir con las normas de calidad internacional para exportar sus productos y estar al nivel del mundo”, considera.

El especialista en robots, considera que las autoridades peruanas deben incentivar a los profesionales y estudiantes a aplicar los conocimientos que ofrece la tecnología en robótica. Para el decano de la Escuela de Postgrado de la Universidad de Wiener, Ing. Armando Tauro, Perú está bien posicionado en cuanto al uso de la tecnología en la minería peruana,  en procesos de extracción y tratamiento de minerales, aunque falta aplicar todavía la alternativa robótica. “La herramienta tecnológica debiera impulsar un mayor valor agregado tanto en la generación de nuevas tecnologías nativas para la explotación minera como en el procesamiento de las materias primas finales, para no seguir siendo sólo productores de materia prima”, señaló Tauro. Jorge Contreras, especialista peruano en temas de Automatización y Robótica Industrial, considera que automatizar y robotizar los procesos industriales trae  importantes beneficios como

reducción de tiempos de producción, eficiencia, protección del personal de planta y del medio ambiente.

“Los gastos iniciales siempre serán altos pero se justifican ya que hay costos operativos que se reducirán”, asegura. Según el especialista en robótica industrial, utilizar estas tecnologías  implica reducir el consumo de energía, los robots están constituidos por una electrónica de última generación de bajo consumo, además el trabajo autónomo, los procesos precisos y exactos sin errores,  evita la repetición innecesaria o las paradas intempestivas, puntualiza Contreras.

Para David Achanccaray, del Centro de Investigación de la Facultad de Electrónica de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), la tecnología en el área de robótica en países como Chile y Brasil se están enfocando en desarrollar robots de servicio y robots autónomos. “Con respecto a los robots de servicio, se busca desarrollar robots que puedan realizar labores tediosas, repetitivas, peligrosas y/o simples para los cuales un humano estaría sobre calificado”, asegura el especialista.

“Los robots autónomos poseen cierto grado de inteligencia con el cual pueden tomar decisiones ante determinadas e imprevistas situaciones basándose en la información que tienen de su entorno por medio de los sensores, sin intervención de la mano del hombre”, agrega Achanccaray. Para la industria minera, la robótica desarrollará robots cada vez más complejos, capaces de realizar tareas que  hasta ahora estaban destinadas solo para el hombre, ya sea por su alta complejidad o por los riesgos que implica la labor, subraya el especialista.

Como ejemplo de las mencionadas tareas que utilizarían robots enumeró las siguientes: toma de muestras en material a granel, la refinación de cátodos, la cosecha de láminas iniciales, manejo de cátodos en electro obtención,  optimización de rueda de moldeo de ánodos, quemado y taponeo de hornos de fusión, lavado de carros gigantes, retiro de maderas en correas transportadoras, muestreo de maxisacos, entre otros.

La aplicación creciente de la robótica es importante en la minería, dado que los recursos minerales son cada vez más escasos, sumadas a las restricciones medioambientales, añade Armando Tauro. El uso de esta tecnología abona a mejorar la calidad de vida laboral y la seguridad de los trabajadores; mejora la rentabilidad de los activos y la calidad de los productos finales, entre otras  bondades.

LOS ROBOTS DE LA MINA

Los canarios que los mineros llevaban para detectar la presencia de gases tóxicos en

las galerías han pasado hace tiempo, y en todos los sentidos, a mejor vida. No es que

no hayan salvado a muchos mineros de la muerte, sino que no son un sistema fiable al

100%, y los accidentes se producían igual. Con el paso del tiempo, la electrónica y el

progreso introdujeron sensores de gas y botellas de oxígeno con el fin de reducir la

mortalidad por escapes de gas en el subteráneo, pero los accidentes siguen

ocurriendo.

Por este motivo ha surgido la pregunta de si podría los entrenamientos mediante

realidad virtual o la robótica salvar vidas allá abajo en la mina. La respuesta, según

William “Red” Whittaker, profesor de robótica de la Universidad Carnegie Mellon en

Pittsburgh, Pennsylvania, es afirmativa, y cree que la situación actual es favorabe para

utilizar más los robots, por ejemplo, para rescate. Además, robots equipados con

cámaras de video y sensores de gas podrían comprobar las galería de primera mano y

sin riesgo de muerte, o bien podrían colarse por sitios imposibles para los operadores

humanos para participar en un rescate.

Sin embargo, los robots aún no pueden hacer nada de eso, ya que no están

certificados, no son estándar y tampoco han sido desarrollados completamente,

todavía está lejos el momento en que entren en la mina.

En cuanto a la realidad virtual, Larry Grayson, profesor de ingeniería de minas, afirma

que es un campo prometedor en la búsqueda de seguridad en las minas.Algunas

compañías de software han desarrollado simuladores en los que los operarios se

enfrentan a situaciones típicas en la mina, y a situaciones de riesgo. En principio, los

simuladores tendrían como objetivo reducir el tiempo y los costes de entrenamiento

con la maquinaria real, pero también pueden ser utilizados para plantear situaciones

hipotéticas a los trabajadores, que deberán resolverlas con la ventaja de no poner en

peligro su integridad física.

Una de las cosas que cualquier minero debe saber es qué hacer cuando ocurre un escape de gas, o cómo reaccionar ante un fallo crítico en la maquinaria, que pueda implicar, por ejemplo, desprendimiento de piezas o contenedores. Gracias a los programas de simulación, puede ponerse en situación a los trabajadores, y también pueden evaluarse las reacciones ante estos peligros, en principio virtuales.

LA MINERÍA SE VUELVE CADA VEZ MÁS TECNOLÓGICA  

Hoy las tecnologías son esenciales para lograr desarrollos que requiere el sector y así optimizar la producción y hacer más eficientes los procesos mineros.   

Las nuevas tecnologías y las llamadas TICAR (Tecnologías de la Información, Comunicación, Automatización y Robótica) se han transformado en un elemento clave dentro de la industria minera moderna y cada vez más exigente en cuanto a estándares de producción, seguridad y sustentabilidad.

Cada vez más ha aumentado la demanda de innovaciones para integrar al sector minero y, a su vez, la oferta es interesante, desde brazos tele operados, vehículos automatizados, cámaras de vigilancia y monitoreo de alta resistencia, además de sistemas de información integrados e, incluso lentes de realidad aumentada.

Expertos señalan que la innovación permitirá desarrollar una minería de clase mundial.

El reto está en ir integrando cada día más estas nuevas tecnologías, y adaptándolas a los requerimientos de cada una de las faenas, capacitando también a operadores y mantenedores de modo que sepan adaptarse de manera efectiva y logren los objetivos de cada uno de los procesos mineros.

EN TODOS LOS PROCESOS

en el caso de la minería, las TICAR resultan fundamentales en la mayor parte de los procesos de la industria, aumentando la productividad y competitividad de las compañías mineras; entregando mayor seguridad en los procesos de exploración y extracción a los trabajadores; y logrando acelerar los negocios de forma general.

"La inserción de las TICAR en la minería es tal, que muchas labores serían impensadas sin ellas. Pero esta relación no sólo es beneficiosa para la industria minera, sino que también para la tecnológica".

la demanda de soluciones que ayuden a acelerar los negocios en minería

permite el desarrollo de una industria local que sea capaz de proveer esas soluciones, con el objetivo de dejar de importar ese servicio, creando un producto completamente nacional, para así estimular la economía del país.

"La minería es un gran propulsor para otras industrias y la tecnológica no es la excepción",.

En este sentido, es fundamental incorporar a los trabajadores en este proceso de automatización de la industria, de modo que comprendan que esta tecnología de vanguardia será una ayuda para sus actividades. Quizás reemplazarán algunas de sus tareas más riesgosas o complejas, pero también se necesitará de su habilidad y entrenamiento para operarlas de forma efectiva.

LAS TENDENCIAS

casi todos los procesos en esta industria utilizan tecnologías. La minería ha adoptado con fuerza el software de gestión, las soluciones de virtualización y el Cloud Computing. Del mismo modo, parecen vitales las tecnologías de geo referenciarían y, por sobre todo, la robótica y la automatización de procesos.

Esta incorporación no sólo ayuda a la productividad de las faenas, sino que también a otros elementos claves, como la sustentabilidad y la seguridad.

"En materia de seguridad, por ejemplo, la robótica permite que sean robots los encargados de levantar o eliminar grandes rocas en las labores de extracción en los distintos yacimientos, tarea que con anterioridad era desarrollada por mineros que ponían en riesgo sus vidas".

Adicionalmente, las tecnologías y la innovación en la minería permiten hacer más eficientes y sustentabilidad los procesos en la industria, al optimizar los recursos naturales y económicos de las compañías y el país.

"En resumen, las tecnologías permiten mejorar la seguridad, optimizar los recursos, perfeccionar las condiciones de trabajo, apoyar la administración de la compañía, eficiente los procesos y manejar los materiales, entre otros beneficios".

Industria preparada

la industria tecnológica chilena se ha adaptado con facilidad a las exigencias del mercado, y el mercado local es un excelente adoptador de tecnologías, por lo que la industria responde con rapidez a esas demandas. Y en el caso de la minería, la industria TIC chilena tiene una cantidad importante de empresas dedicadas a satisfacer las necesidades de ese sector. "El país completo comprende la necesidad de desarrollo de soluciones tecnológicas aplicadas a la minería, razón por la que el sector privado, el público, la academia e incluso la sociedad, trabajan constantemente en la creación de estas herramientas".

CONCLUSIONES

Aumento de la Productividad.Mejora de la Calidad. La Robótica es una ciencia aplicada que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots.La robótica se divide en 5 fases: diseñar, construir, programas, probar y documentar.Un robot es una máquina programable que puede manipular objetos y realizar operaciones que antes sólo podían realizar los seres humanos.La robótica se asisia a la minería ya que ayuda en el control y monitoreo de los procesos.La automatización y la robótica industrial son un conjunto de técnicas que involucran la aplicación e integración de diferentes sistemas para operar y controlar procesos productivos de forma autónoma.

BIBLIOGRAFÍA

www.industrial.uson.mx/industrial/materias/OPTATIVAS/ Robotica .pdf www.ucm.es/estudios/2014-15/master-ingenieriadesistemas-plan-604449 www.virtual.unal.edu.co/cursos/.../ROBOTICA%20INDUSTRIAL.pdf www.researchgate.net/.../44538390_Robtica_industrial__tecnologa_prog ... www.edicionesespeciales.elmercurio.com/hoy/detalle/index.asp ?... es.wikipedia.org/wiki/Robótica robotica.wordpress.com/about/ es.slideshare.net/beckercito/uso-robotica-educativa www.perueduca.edu.pe/robotica/