Robótica y automatización: un análisis completo de aplicaciones, tendencias y efectos sociales

El enfoque: robótica y automatización en Europa Focus

La robótica y la automatización son mucho más que solo palabras clave hoy: son las fuerzas impulsoras detrás de un cambio profundo en los negocios, la sociedad y nuestra vida diaria. Desde la forma en que se fabrican los productos y se brindan servicios, a nuestros lugares de trabajo y la forma en que interactuamos entre nosotros, la robótica y la automatización rediseñan nuestro mundo a un ritmo rápido.

Este informe completo ilumina los conceptos centrales, diversas áreas de aplicación y efectos cruzados de robótica y automatización, con un enfoque especial en Alemania y Europa. Trataremos las tecnologías clave que impulsan esta revolución hacia adelante, como la inteligencia artificial (KI), los robots colaborativos (Cobots), los sistemas autónomos y los robots humanoides, y examinan las oportunidades y desafíos que están asociados con ellos.

Examinaremos los efectos en diferentes sectores, desde la logística y la producción hasta la construcción y la atención médica, la educación, la movilidad y la agricultura. Después de todo, analizaremos las ventajas y desventajas de estas tecnologías y haremos la pregunta crucial: ¿cómo podemos usar la robótica y la automatización de manera responsable para dar forma a un futuro que es económicamente exitoso y socialmente justo?

Adecuado para:

• La robótica controlada por la IA y los robots humanoides: ¿exageración o realidad? Un análisis crítico de la madurez del mercado

Robótica y automatización: definición y demarcación

Los términos robóticos y automatización a menudo se usan sinónimo, pero es importante comprender las finas diferencias entre ellos para comprender completamente el alcance de sus efectos.

Conceptos y principios centrales

Automatización

En esencia, la automatización se refiere al uso de la tecnología para controlar y llevar a cabo procesos o procedimientos sin o con una intervención humana mínima. Esto se puede hacer a través de sistemas mecánicos, electrónicos o asistidos por computadora y tiene como objetivo realizar tareas parcial o completamente autónoma. El objetivo principal de la automatización es mejorar la eficiencia, la consistencia y la seguridad.

La automatización no es en absoluto un nuevo concepto. Piense en ensambles en fábricas o máquinas controladas por computadora que funcionan con precisión. Pero la automatización moderna va mucho más allá de estos ejemplos tradicionales. Ahora también incluye la automatización de procesos digitales a través del software, como la automatización de procesos robóticos (RPA), que automatiza tareas repetitivas en la oficina.

En Alemania, los cuerpos de estandarización juegan un papel crucial en la definición y estandarización de los métodos y procesos de automatización para garantizar que los sistemas funcionen de manera segura y eficiente.

robótica

Robotics es una disciplina interdisciplinaria de ciencia e ingeniería, que se ocupa del diseño, construcción, operación y uso de robots. Integra el conocimiento de la mecánica, la electrónica, la informática y las matemáticas para crear máquinas inteligentes que puedan realizar tareas de forma autónoma.

Un robot es esencialmente un sistema que puede percibir su entorno, tomar decisiones y llevar a cabo acciones. Los robots modernos utilizan sensores para recopilar información sobre el medio ambiente, los actuadores para llevar a cabo movimientos o acciones, y sistemas de control complejos para tomar decisiones y coordinar acciones.

La Federación Internacional de Robótica (IFR) distingue fundamentalmente entre robots industriales que se utilizan principalmente en producción y robots de servicios que brindan servicios para humanos o instituciones.

robot

Un robot es una unidad física o virtual que interactúa con su entorno. Los robots físicos usan sensores para recopilar información sobre el medio ambiente, los actuadores para llevar a cabo movimientos o acciones, y sistemas para el procesamiento de información que toman decisiones y acciones de control. Puede reemplazar a las personas en tareas físicas o al tomar decisiones. Los robots industriales están diseñados para su uso en producción, mientras que los robots de servicio brindan servicios para personas o instituciones. Hay diferentes diseños, como robots cartesianos, scaras, delta, knickarm o colaborativos que difieren en sus articulaciones y ejes de movimiento. Además del brazo del robot en sí, un sistema de robot funcional también requiere efectores finales (pinza, herramientas), control, sensores y medidas de seguridad.

Automatización de procesos robóticos (RPA):

A diferencia de los robots físicos, RPA es aplicaciones de software que imitan las interacciones humanas con las interfaces de usuario de los sistemas de software. Los bots RPA llevan a cabo tareas digitales regulares y repetitivas, como completar formularios, copiar datos o procesar información de documentos estructurados. Trabajan las 24 horas, sin problemas para tareas rutinarias y más baratos que los trabajadores humanos para estas actividades específicas. RPA es, por lo tanto, una forma de automatización de procesos en el espacio digital.

Servicio

Este campo incluye robots que proporcionan servicios parciales o totalmente autónomos fuera de la producción industrial, ya sea para el bienestar humano o para las instituciones. Se realiza una distinción entre los robots de servicio profesional que son operados por el personal capacitado (por ejemplo, robots de automóviles logísticos como AMRS, robots médicos) y robots de servicio personal o doméstico utilizados por Laypersons (por ejemplo, Robot de polvo). Las áreas centrales de investigación y desarrollo son percepción, navegación, manipulación, interacción humana-robot (MRI) y seguridad.

Principios centrales

La robótica y la automatización se basan en una serie de principios básicos, que incluyen:

• Percepción: la capacidad de comprender el entorno a través de sensores como cámaras, lidar y sensores de fuerza.
• Navegación: la capacidad de moverse y localizarse en el área.
• Manipulación: la capacidad de interactuar físicamente con los objetos de Griffan o Herramientas.
• Control y regulación: la capacidad de controlar los movimientos y las acciones.
• Seguridad: la garantía de una operación segura, especialmente cerca de las personas.
• Autonomía: la capacidad de realizar tareas sin intervenciones humanas.
• Inteligencia/cognición: aprendiendo la capacidad de tomar decisiones y adaptarse a las condiciones cambiantes, a menudo realizadas por la IA.

Relación y sinergia entre robótica y automatización

La robótica y la automatización están estrechamente conectadas y se complementan entre sí. La robótica es a menudo los medios para realizar la automatización en el mundo real, especialmente cuando se trata de automatizar tareas físicas. La automatización es el concepto general que describe el uso de la tecnología para controlar los procesos.

Un sistema de robot automatizado integra varios componentes (el robot en sí, los sensores, los controles, el software) para llevar a cabo una tarea de forma independiente. La sinergia es que la robótica proporciona capacidad física para actuar (acción), mientras que la tecnología de automatización, que se basa cada vez más en el software, los sistemas de control y la IA, que proporciona inteligencia, coordinación y control. RPA automatiza los procesos de trabajo digital, los robots físicos automatizan los procesos físicos; Ambos están bajo el término genérico de la automatización.

Sin embargo, los límites entre los términos están cada vez más borrosos, especialmente debido al avance de la IA y los sistemas definidos por software. La robótica moderna a menudo incluye funciones de automatización inherentemente altamente desarrolladas, y viceversa, los sistemas de automatización avanzados a menudo integran elementos robóticos, ya sean brazos de robot físicos, plataformas móviles o bots de software. El enfoque cambia de la forma pura (hardware versus software) hacia la capacidad: la ejecución autónoma de tareas. La "automatización inteligente" se convierte en un tema de mayor nivel realizado por varias tecnologías.

Al mismo tiempo, el concepto de robótica se está expandiendo. Esto refleja una vista funcional que se basa en la capacidad de realizar tareas autónomas, impulsadas por la automatización subyacente y las tecnologías de IA. Esta expansión conceptual requiere una definición precisa en el contexto respectivo (por ejemplo, automatización industrial versus servicio de servicio versus automatización de procesos).

Adecuado para:

• Los robots de humanoides, industriales y de servicio en los robots humanoides al alza ya no son una ciencia ficción

Aplicaciones y efectos cruzados

La robótica y la automatización no se limitan a una sola industria, sino que se utilizan en un número creciente de sectores. Sin embargo, las implementaciones y efectos específicos varían según la industria.

logística

Rol general y aplicaciones

La industria de la logística, que representa alrededor del 10% del PIB global, enfrenta el desafío de contrarrestar la escasez de trabajadores calificados, aumentar la eficiencia y mejorar la precisión en el almacenamiento, el transporte y la entrega. La automatización es la clave aquí.

Las aplicaciones típicas incluyen transporte de material a través de sistemas de transporte sin conductor (FTS/AGV) y robots móviles autónomos (AMR), recolección (selección), embalaje, clasificación, paletas y enjuague, así como carga y descarga de camiones o paletas. El software como Warehouse Management Systems (WMS) y los sistemas de gestión de transporte (TMS) juegan un papel central en el control y la optimización de estos procesos.

Estudio de caso Nespresso

El fabricante de la cápsula de café Nespresso utiliza soluciones de automatización en su centro de distribución para procesar pedidos de comercio electrónico. El robot retrata las cajas de café, mientras que otros robots se hacen cargo de la picoteo y el embalaje de los pedidos de los clientes. El sistema permite un alto rendimiento y reduce significativamente la tasa de error.

Nespresso también generalmente invierte en tecnología, por ejemplo, para la transparencia de la cadena de suministro utilizando una cadena de bloques o para mejorar el servicio al cliente por aplicación Power. La producción se lleva a cabo en trabajos altamente automatizados en los que se invirtió considerablemente.

Efectos

La automatización en la logística conduce a aumentos significativos en la eficiencia, precisión, productividad y escalabilidad. Permite reducciones de costos, mejora la calidad del procesamiento de pedidos y ayuda a contrarrestar la escasez de trabajadores. Permite tiempos de entrega más rápidos, especialmente en el comercio electrónico.

La automatización de logística se desarrolla lejos del simple soporte y sistemas de clasificación hacia sistemas más inteligentes y más flexibles. Los robots móviles autónomos (AMRS) y los robots de selección respaldados por IA pueden lidiar mejor con los requisitos de alta variabilidad y velocidad del comercio electrónico y el comercio omnicanal. Además del hardware avanzado, esto también requiere software altamente desarrollado como WMS e IA para la orquestación. Este desarrollo refleja una transición a sistemas integrados e inteligentes que gestionan la complejidad en lugar de solo realizar repeticiones simples.

A pesar de las ventajas, las altas inversiones iniciales y la complejidad de la implementación siguen siendo obstáculos, especialmente para pequeñas y medianas empresas (PYME). Esto lleva al desarrollo de modelos comerciales alternativos como robótica como servicio (RAAS), en el que las empresas pueden alquilar capacidades de automatización o pagar por el uso, lo que reduce la barrera de entrada.

Industria y producción

Rol general y aplicaciones

La industria y la producción son el área central histórica para el uso de la robótica. Los robots están realizando tareas aquí para personas monótonas, sucias, peligrosas o de alta precisión (los "4 D's": aburrido, sucio, peligroso, delicado/diestro). Las aplicaciones principales incluyen manejo de materiales, ensamblaje, soldadura, pintura, molienda, pulido, fresado, plegamiento de máquinas y control de calidad.

La robótica y la automatización son impulsores decisivos para la productividad, la calidad, la eficiencia, la flexibilidad y la competitividad en la producción. Son elementos centrales de la industria 4.0 y habilitan conceptos como la "fábrica inteligente".

Estudio de caso Estonia

El país está buscando una estrategia ambiciosa para la transformación digital de su industria, respaldada por programas de apoyo estatales para la introducción de automatización, tecnologías digitales y robótica, incluida la capacitación de los empleados. Estonia se posiciona como una "e-estonia", un país altamente digitalizado, y quiere usar esta fortaleza para hacer que su industria sea más competitiva.

Estudio de caso Endress+Hauser

Como proveedor global de tecnología de medición y automatización para la industria de procesos, el propio Endress+Hauser utiliza automatización intensiva y robótica en sus instalaciones de producción. La producción sigue los principios Lean y Kaizen, utiliza las últimas tecnologías de fabricación y sistemas de calibración de alta precisión para producir eficientemente una gran variedad de variantes.

Estudio de caso China

China ha llevado a cabo una captura sin precedentes en la automatización industrial y superó a Alemania y Estados Unidos en la densidad de robots. Este es el resultado de inversiones y subsidios estatales masivos, una fuerte demanda interna y el aumento de los costos salariales. China es el mercado más grande del mundo para robots industriales e instaló más de la mitad de todos los nuevos robots en todo el mundo en 2022. El país ahora también apunta al papel de liderazgo en la producción en masa por robots humanoides para 2027.

Estudio de caso Infineon

El fabricante de semiconductores Infineon es un importante usuario de robótica en sus propias fábricas altamente automatizadas (FAB), así como un importante proveedor de componentes clave (sensores, elementos de construcción de energía) para la industria robótica.

Efectos

La automatización en la industria conduce a aumentos significativos en la productividad, la eficiencia, la calidad y la seguridad. Reduce los costos, reduce los tiempos del comité y el rendimiento y aumenta la flexibilidad. Permite la producción de productos complejos y puede ayudar a contrarrestar la escasez de trabajadores calificados. Además, se considera un medio para reubicar las capacidades de producción (reforzamiento/cercano) y asegurar la competitividad.

La automatización en la producción se desarrolla más allá de las tareas simples y repetitivas. Impulsado por la IA, los sensores avanzados y los requisitos de la Industria 4.0 (producción personalizada, tamaño del lote 1), la tendencia es hacia los sistemas de robots cognitivos y flexibles. Estos necesitan un mayor nivel de autonomía y adaptabilidad para poder reaccionar ante variantes, tolerancias y eventos imprevistos.

Mientras que las grandes empresas, especialmente en la industria automotriz, citaron la adaptación temprana, el enfoque es cada vez más capaz de hacer que la automatización sea accesible y económica para las pequeñas y medianas empresas (PYME). Esto se realiza a través de conceptos de programación más fáciles de usar (código bajo/sin código, enseñanza por demostración), robots más baratos (robótica de bajo costo) y nuevos modelos de negocio como RAAS.

Construcción

Rol general y aplicaciones

La industria de la construcción, tradicionalmente afirmada como conservadora e intensiva en mano de obra, comienza cada vez más a adaptar la robótica y la automatización. Los conductores son la falta de especialistas, la presión para aumentar la eficiencia, las preocupaciones de seguridad y los objetivos de sostenibilidad. Las aplicaciones incluyen las paredes automatizadas, la soldadura, la perforación, el transporte de materiales y el manejo de cargas pesadas, los robots de demolición y reciclaje, la impresión 3D de componentes o edificios completos, inspección y vigilancia utilizando drones o robots, maquinaria de construcción autónoma para tierra y construcción de carreteras, así como los exosqueletos para apoyar a los trabajadores en actividades físicas.

Estudio de caso Wirtgen Group

La compañía ofrece un sistema integrado para la construcción de carreteras que utiliza modelos de terreno digital y automatiza el control de la máquina. Con posicionamiento GNSS/RTK, profundidad de fresado, inclinación, dirección del acabado y la posición del avión se controlan de manera precisa y automática. Para los conejos, Wirtgen ofrece un sistema basado en GPS/GNSS para la instalación inalámbrica líder de perfiles de concreto.

Estudio de caso Automatización móvil MOBA

MOBA se especializa en soluciones de automatización para máquinas de trabajo móviles en la construcción, como el excavador, excavador, clasificador y cargador de ruedas. Para la construcción de carreteras, ofrecen sistemas de nivelación que pueden regular automáticamente la altura y la inclinación del Bohle y trabajar con varias referencias. En Earth Warks, la cartera de controles de excavadoras, así como controles para los calificadores y orugas que ayudan al conductor a trabajar con precisión según el plan y aumentar significativamente la eficiencia.

Efectos

El uso de la robótica y la automatización en la construcción promete ventajas significativas: mayor eficiencia, aceleración de los procesos de construcción, mayor precisión y calidad constante, mejor seguridad ocupacional al asumir actividades peligrosas, reducir los costos (trabajo, material, reelaboración), reducción de desechos materiales y un mejor uso de recursos. También puede ayudar a contrarrestar la escasez de trabajadores calificados y permitir procesos de construcción nuevos e innovadores, como la impresión 3D.

La automatización en la construcción enfrenta desafíos especiales que difieren de los de los entornos de fábrica controlados. Los sitios de construcción típicamente son condiciones ambientales dinámicas y rugosas. Esto requiere que los sistemas de robot tengan una percepción particularmente robusta de su entorno, navegación confiable en condiciones difíciles y una alta adaptabilidad en sí y la interacción con los trabajadores humanos.

A pesar del considerable potencial para aumentar la eficiencia y reducir los costos, los altos costos de adquisición para robots de construcción especializados y la necesidad de personal calificado para la operación y el mantenimiento siguen siendo obstáculos significativos para una amplia adaptación, especialmente para empresas de construcción más pequeñas.

Atención médica y atención

Rol general y aplicaciones

La robótica y la automatización se están volviendo cada vez más importantes en el sector de la salud y la atención para mejorar la atención al paciente, hacer intervenciones quirúrgicas con mayor precisión, aumentar la eficiencia operativa, aliviar al personal y apoyar una vida independiente en la vejez o las discapacidades.

El espectro de aplicación es amplio: asistencia quirúrgica, logística y transporte, limpieza y desinfección, manejo de pacientes y soporte de movilidad, diagnósticos, automatización de farmacia, robots sociales y acompañantes, así como telepotes y monitoreo remoto.

Ejemplo Feria de atención geriátrica

Esta feria comercial muestra las tendencias actuales para la industria del cuidado. Esto incluye robots sociales para el entretenimiento y la excitación de las personas mayores, los robots, los exoesqueletos para el apoyo para caminar, el levantamiento eléctrico y las ayudas aguas arriba, así como el software basado en IA para el alivio para las tareas administrativas.

Ejemplo de Köpenick (Fundación social)

La Fundación Social Köpenick presentó el robot social "Willi" en un centro superior para promover la participación social de los residentes. El uso se acompaña científicamente para examinar los efectos en el pozo. En Berlín hay otras iniciativas, como el editor de inicio con el robot "Oscar", que monitorea a los residentes en hogares de ancianos por la noche, o la clínica Caritas Dominikus, que utiliza un robot de columna para operaciones de alta precisión.

Ejemplo Leipzig (Proyecto Avatar)

Varias iniciativas en Leipzig utilizan robots de telepresencia que actúan como "diputados" para niños y adolescentes a largo plazo que no pueden participar físicamente en las lecciones escolares. A través de una tableta, los niños pueden controlar el avatar en el aula, seguir las lecciones, informar, hablar con compañeros de clase e incluso prácticamente participar en los viajes escolares.

Efectos

La robótica en la atención médica permite operaciones precisas y menos invasivas con una recuperación potencialmente más rápida. Aumenta la eficiencia en las actividades de logística, limpieza y farmacia. El estrés físico para el personal se puede reducir. Los robots pueden ayudar a amortiguar los cuellos de botella del personal y aumentar la seguridad del paciente. La asistencia y los robots sociales pueden promover la independencia y la participación social.

La adaptación de la robótica en la salud y la atención muestra una división de dos: por un lado, hay sistemas quirúrgicos altamente desarrollados y costosos que se establecen en clínicas especializadas pero requieren altas inversiones. Por otro lado, se crean asistencia cada vez más rentable y robots de servicio para logística, apoyo social o telepresencia. Sin embargo, estos enfrentan desafíos en la integración en entornos humanos complejos, aceptación del usuario y la prueba de su rentabilidad y sus beneficios reales.

Las consideraciones éticas de importancia sobresaliente son particularmente importantes en el sector de la salud y la atención. Las cuestiones de seguridad del paciente, protección de datos, riesgo de pérdida de proximidad y empatía humana, así como la garantía de que la tecnología sirva y reemplace la interacción humana no esencial, el desarrollo y la implementación deben tenerse en cuenta cuidadosamente.

Educación

Rol general y aplicaciones

La robótica se usa de dos maneras en el sector educativo: como ayuda docente y como tecnología de apoyo. Como material de enseñanza, sirve para impartir estudiantes y estudiantes de las materias de menta (matemáticas, informática, ciencias naturales, tecnología). Como tecnología de apoyo, los robots, en particular los avatares de telepresencia, los estudiantes con enfermedades o discapacidades a largo plazo, permiten la participación en las lecciones y la vida social de la escuela desde la distancia. En el futuro, los robots basados ​​en IA también podrían usarse como tutores o compañeros de aprendizaje personalizados.

Ejemplo hennigsdorf

Los kits de robot LEGO se usan aquí en un taller de computadora AG o menta para permitir que niños y adolescentes de 10 años de edad hagan experiencia práctica con robótica y programación. Los AG participan en competiciones como la Olimpiada Robot Mundial (WRO).

Ejemplo Leipzig (Proyecto Avatar)

Como se describe en la sección de atención médica/atención, las iniciativas en Leipzig utilizan robots de telepress para permitir que los pacientes a largo plazo participen en la participación virtual en las lecciones y la vida escolar.

Efectos

La robótica en el campo de la educación puede aumentar el interés en las materias de menta y promover habilidades futuras importantes (programación, pensamiento crítico, colaboración). Mejora la accesibilidad de la educación para los estudiantes que no pueden estar físicamente presentes. También plantea potencial para experiencias de aprendizaje personalizadas e interactivas.

La robótica en el contexto educativo cumple una doble función: por un lado, sirve como objeto de aprender a transmitir conocimiento sobre tecnología y principios de menta y capacitar a futuros especialistas. Por otro lado, actúa como una herramienta para expandir e individualizar los procesos de aprendizaje (avatares) o los procesos de aprendizaje (posibles robots de tutores).

Sin embargo, la integración exitosa de la robótica en la vida escolar cotidiana a menudo parece depender del apoyo externo, ya sea a través del patrocinio, los programas de apoyo, las competiciones o las asociaciones con actores extra curriculares. Esto indica que los costos, la capacitación de los maestros y el anclaje curricular continúan representando obstáculos y robóticos aún no son un estándar integral en el sistema educativo.

movilidad

Rol general y aplicaciones

La robótica y la automatización revolucionan el transporte de personas y bienes. Esto incluye el desarrollo de vehículos autónomos (automóviles, camiones), robots de entrega para la última milla, plataformas de robots móviles para diversas tareas (por ejemplo, inspección, limpieza en áreas públicas) y ayudas de movilidad inteligentes para personas con movilidad limitada. Los objetivos son la mejora de la seguridad, la eficiencia, la comodidad y la accesibilidad, así como la creación de nuevos servicios de movilidad, como robotaxis o transporte público automatizado. También se incluyen aplicaciones de nicho como robots fuera de carretera o exploración.

Ejemplo kawasaki

El grupo japonés ha presentado conceptos para robots de cuatro deseos, incluido un robot de equitación que puede conducir sobre ruedas en una superficie lisa y seguir cuatro patas en terreno áspero.

Ejemplo Hyundai/Boston Dynamics

La adquisición de la mayoría de Boston Dynamics por el Grupo Hyundai Motor marca una conexión estratégica entre un gran fabricante de automóviles y una empresa robótica líder. Hyundai planea utilizar su experiencia de fabricación para escalar la producción de robots de Boston Dynamics y convertirse en uno de los principales fabricantes mundiales de robots móviles avanzados.

Efectos

La movilidad automatizada promete una mayor seguridad del tráfico, mejor flujo de tráfico, más comodidad y productividad mientras se conduce (a través de actividades secundarias), nuevas opciones de movilidad para personas sin licencia y logística más eficiente. Al mismo tiempo, existen riesgos, como un aumento en los kilómetros y el consumo de energía (efectos de rebote), preocupaciones sobre la protección de datos y la seguridad cibernética, así como las cuestiones éticas complejas (por ejemplo, para escenarios de accidentes).

El sector de la movilidad es un excelente ejemplo de la convergencia de la robótica, la IA y la construcción tradicional de vehículos. Esto lleva al desarrollo de categorías de productos completamente nuevas (robotaxis, robots de entrega) y la transformación de (automóvil, camión) existente, por lo que los fabricantes de automóviles se convierten en empresas de tecnología y compañías de tecnología ingresan al mercado de movilidad.

Si bien los autos de pasajeros totalmente autónomos para el tráfico general aún tienen que superar importantes obstáculos técnicos, regulatorios y sociales, la automatización en entornos más controlados (por ejemplo, AMR en logística) y para aplicaciones especializadas (por ejemplo, ayudas de movilidad, conceptos de nicho) avanza rápidamente.

Agricultura

Rol general y aplicaciones

La robótica y la automatización juegan un papel creciente en la agricultura para contrarrestar los desafíos como la falta de trabajadores, aumentar la eficiencia, aumentar la precisión y reducir los efectos ecológicos. Este desarrollo es parte de los conceptos de "agricultura de precisión" (agricultura de precisión) o "agricultura inteligente".

Las aplicaciones típicas son: tractores autónomos y robots de campo, robots de cosecha, robots de plantación y comida, robots de control de malezas, drones (UAV), robots de ordeño y robots de cría de animales.

Efectos

La automatización en la agricultura conduce a una mayor eficiencia y productividad, reduce la dependencia del trabajo manual (a menudo escaso y costoso) y reduce los costos laborales. Se pueden ahorrar costos y los impactos ambientales negativos pueden ahorrarse mediante el uso más preciso de los recursos (agua, fertilizantes, pesticidas). Se puede mejorar la calidad y el rendimiento de las cosechas y los robots se pueden usar durante todo el día.

La adaptación del automóvil agrícola está fuertemente avanzado tanto por factores económicos (crecientes costos salariales, falta de trabajo de parto, eficiencia, presión de eficiencia) como aspectos de sostenibilidad (conservación de recursos, reducción del uso químico).

A pesar del alto potencial, existen barreras significativas para la amplia introducción de la nercomótica agrícola. Esto incluye los altos costos de compra, especialmente para las empresas más pequeñas, la necesidad de conocimientos técnicos para la operación y el mantenimiento, los desafíos en la integración en las infraestructuras y procesos judiciales existentes, así como posibles problemas con la conectividad de datos en las áreas rurales.

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Tendencias clave tecnológicas

El desarrollo adicional de la robótica y la automatización se moldean en gran medida por varias tendencias tecnológicas entrelazadas.

Integración de la inteligencia artificial (IA)

Descripción

AI transforma los robots de máquinas preprogramadas a adaptativas, capaces de aprender. AI permite a los robots percibir y comprender su entorno, aprender de las experiencias, tomar decisiones de forma independiente e interactuar de manera más natural con las personas.

Formas de IA en robótica

AI analítica: grandes cantidades procesadas de sensores en tiempo real para análisis, reconocimiento de patrones, optimización de secuencias de movimiento y para mantenimiento predictivo (mantenimiento predictivo).
KI generativo: Abra nuevas opciones de interacción, como la programación de robots que usan lenguaje natural (en lugar de código). También permite robots en entornos simulados.
KI / IA encarnada física: describe los sistemas de IA que controlan un cuerpo físico (robot) e interactúan con el mundo real.

Efectos

AI hace que los robots sean más autónomos, más flexibles y más fáciles de usar. Permite a los robots actuar en entornos complejos y no estructurados y abre campos de aplicación completamente nuevos. KI hace una contribución significativa al aumento de la eficiencia, la calidad y la seguridad.

Adecuado para:

• De la soldadura a la logística: dónde los cobots (robots colaborativos) serán indispensables en 2025: escasez de mano de obra y mayor eficiencia

Robot Collborative (Cobots)

Descripción

Los cobots son una clase de robots que fueron especialmente desarrollados para actuar en las inmediaciones o en la cooperación directa con los trabajadores humanos en un área de trabajo común. A diferencia de los robots industriales tradicionales, a menudo no necesita separar cercas.

Aplicaciones

Los cobots se utilizan para una variedad de tareas en las que la flexibilidad y el juicio humanos deben combinarse con precisión y resistencia robótica. Esto incluye ensamblaje, carga de máquina, embalaje, paletría, control de calidad, soldadura, pegado, atornillado y manejo de materiales.

Mercado y tendencias

El mercado de Cobot tiene un fuerte crecimiento. Las tendencias importantes son el aumento de la carga y la velocidad, la integración en las plataformas móviles, la mayor integración de la IA y el aprendizaje automático para una mayor capacidad de autonomía y aprendizaje, una interacción mejorada de robot humanos y conceptos de seguridad desarrollados aún más.

Efectos

Los cobots permiten un aumento en la productividad y la eficiencia al tiempo que mantienen flexibilidad en los procesos de producción. Mejoran la seguridad ocupacional y la ergonomía asumiendo tareas peligrosas, estresantes o monótonas. Ayudan a cumplir con la escasez de trabajadores calificados y disminuyen el obstáculo de entrada para la automatización, especialmente para las PYME. Permiten nuevas formas de cooperación directa entre personas y robots.

Sistemas autónomos (incluida la navegación, la percepción)

Descripción

Los sistemas autónomos pueden llevar a cabo tareas y tomar decisiones sin control humano directo. Su autonomía se basa en la capacidad de percepción (percepción del medio ambiente y su propio estado por medio de sensores), localización (determinación de posición), mapeo (creación de una representación ambiental) y planificación (hallazgo de ruta, planificación del movimiento, selección de acción).

Percepción (percepción)

Los sistemas autónomos utilizan una variedad de sensores (cámaras, lidar, radar, ultrasonido, unidades de medición de inercia (IMU), GPS, sensores táctiles) para recopilar datos sobre su entorno. La interpretación de estos datos del sensor es una tarea central en la que la IA y el aprendizaje automático juegan un papel cada vez más importante.

navegación

Si la capacidad del sistema para determinar o usar un mapa del entorno (mapeo) y planificar y seguir un camino seguro y eficiente en un objetivo, mientras se evitan los obstáculos, para determinar o usar su propia posición.

Efectos

La autonomía permite el uso de robots en entornos reales complejos más allá de las líneas de producción sólidas. Es fundamental para la logística moderna, el sector del transporte, la agricultura, la construcción y para las tareas de inspección, mantenimiento y exploración. Aumenta la flexibilidad y la eficiencia de las operaciones.

robots humanoides

Descripción

Los robots humanoides son máquinas modeladas en el cuerpo humano en su forma externa. Su diseño tiene como objetivo actuar en personas diseñadas por humanos y poder realizar tareas similares a los humanos.

Aplicaciones

Los robots humanoides actualmente se encuentran principalmente en investigación y desarrollo o en proyectos piloto. Los campos de aplicación potenciales son diversos: industria y fabricación, logística y almacenamiento, atención médica y atención, servicio minorista y cliente, educación e investigación, entornos peligrosos y asistencia personal y hogar.

Mercado y tendencias

Los robots humanoides actualmente están experimentando una gran atención de los medios y atrayendo inversiones considerables. Las tendencias tecnológicas se centran en mejorar la movilidad, las habilidades y habilidades motoras finas, las habilidades cognitivas por IA, la interacción humana-robot y la eficiencia energética, así como la reducción de los costos de producción.

Efectos

Los robots humanoides se atribuyen a un gran potencial para aliviar la grave escasez de mano de obra en muchos sectores. Podría asumir tareas que anteriormente eran difíciles de automatizar debido a la necesidad de movilidad y destreza en forma de humano. Al mismo tiempo, plantean preguntas éticas y sociales profundas.

Tendencias emergentes adicionales

• Gemelos digitales: las imágenes virtuales de robots físicos, celdas o instalaciones de producción enteras se utilizan cada vez más.
• Integración y conectividad de IoT: la red de robots entre sí y con sistemas generales a través del Internet de las cosas industriales (IIOT) es un elemento central de la industria 4.0.
• Sostenibilidad y eficiencia energética: en vista del aumento de los costos de energía y los requisitos ecológicos, la eficiencia energética de los robots es cada vez más importante.
• Operación fácil / Código bajo / Programación sin código: para facilitar la adaptación de la robótica, especialmente en las PYME, existe un fuerte enfoque en simplificar la programación y la operación.
• Robotics-as-a-Service (RAAS): este modelo de negocio ofrece a las empresas acceso a la tecnología de robots basados ​​en el alquiler o el uso en lugar de tener que realizar altas inversiones iniciales.
• Manipulación móvil (MOMAS): la combinación de plataformas de robots móviles (AMR) y armas robóticas (manipuladores) crea sistemas altamente flexibles que pueden llevar a cabo tareas de manejo en diferentes ubicaciones.

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Análisis de ventajas y desafíos

La amplia introducción de la robótica y la automatización trae consigo ventajas significativas y desafíos significativos que deben sopesarse cuidadosamente.

Ventajas clave

• Aumento de la eficiencia y la productividad
• Mejor calidad y consistencia
• Aumento de la seguridad y ergonomía mejorada
• Ahorro de costes
• Mayor flexibilidad y escalabilidad
• Desarrollo de nuevas habilidades
• Aumento de la competitividad y resistencia

Obstáculos y desafíos esenciales

A pesar de las ventajas innegables que ofrecen robótica y automatización, es esencial reconocer y abordar los obstáculos y desafíos asociados. Las empresas pueden evitar que estos desafíos exploten todo el potencial de estas tecnologías y requieran una planificación cuidadosa y decisiones estratégicas.

Altos costos de implementación

La inversión inicial en robótica y automatización puede ser significativa. Los propios robots, junto con los dispositivos periféricos requeridos, el software, la integración y la adaptación, pueden ser un gasto de capital considerable. Además, se incurren en costos continuos de mantenimiento, reparaciones, actualizaciones de software y la capacitación del personal.

Para las pequeñas y medianas empresas (PYME), estos costos pueden ser un obstáculo insuperable. Para superar esto, han surgido modelos de financiación innovadores como Robotics AS-A-Service (RAA) que permiten a las empresas alquilar o arrendar soluciones de robots y, por lo tanto, reducir la carga de capital inicial.

Causas con respecto al cambio de trabajo

Una de las mayores preocupaciones sociales en relación con la robótica y la automatización es el desplazamiento potencial de los empleos. Dado que los robots y los sistemas automatizados son cada vez más capaces de realizar tareas que hasta ahora han sido realizadas por humanos, existe el temor de que se pierdan muchos trabajos.

Sin embargo, es importante matar esta preocupación. Si bien se perderán algunos lugares de trabajo debido a la automatización, también se crearán nuevos empleos en áreas como diseño de robótica, programación, mantenimiento e integración. Además, la automatización puede racionalizar las tareas y aumentar la productividad para que los empleados puedan concentrarse en actividades de mayor valor agregado.

El desafío es capacitar y capacitar a los trabajadores para prepararlos para los nuevos trabajos que surgen de la automatización. Los gobiernos, las instituciones educativas y las empresas tienen que trabajar juntas para desarrollar programas que brinden a las personas las habilidades que necesitan para tener éxito en el mercado laboral automatizado.

Preguntas éticas

La robótica y la automatización plantean una serie de preguntas éticas que deben verificarse cuidadosamente. Esto incluye preguntas de privacidad, seguridad de datos, sesgo y responsabilidad algorítmica.

Por ejemplo, el uso de robots en el sistema de salud puede generar preocupaciones sobre la protección de los datos del paciente y la posibilidad de que los algoritmos conduzcan a recomendaciones de tratamiento injustas o discriminatorias. Del mismo modo, el uso de armas autónomas en la guerra puede elevar el dilema ético en términos de responsabilidad por las decisiones sobre la vida y la muerte.

Es importante desarrollar condiciones y directrices de marco ético que dirijan el desarrollo y el uso de robótica y automatización. Estas condiciones de marco deben garantizar que estas tecnologías se utilicen de una manera que coincida con los valores humanos, proteja la privacidad y los derechos y promueva la responsabilidad.

Riesgos de seguridad

Los robots y los sistemas automatizados pueden montar riesgos de seguridad, especialmente si se usan cerca de las personas. Los errores de robot, los errores de software o los ataques cibernéticos pueden provocar accidentes, lesiones o daños.

Para reducir estos riesgos, es esencial desarrollar e implementar estrictos estándares y protocolos de seguridad. Esto incluye la construcción de robots seguros, la implementación de mecanismos de seguridad sólidos y la capacitación de empleados en el manejo seguro de los sistemas de robots. Las medidas de seguridad cibernética también son esenciales para proteger a los robots del acceso y la manipulación no autorizados.

Complejidad tecnológica

La implementación y mantenimiento de los sistemas de robótica y automatización puede ser compleja y exigente. Requiere un alto grado de experiencia técnica que puede no estar disponible en todas las empresas.

Esta complejidad puede conducir a retrasos, costos de desbordamiento y problemas de rendimiento. Para dominar este desafío, las empresas pueden participar en asociaciones con integradores de robótica, empresas de consultoría o instituciones de capacitación para obtener acceso al conocimiento especializado necesario. El desarrollo de sistemas de robóticos más fáciles de usar y más intuitivos también puede ayudar a reducir la complejidad tecnológica.

Falta de flexibilidad

Si bien los sistemas de robots modernos se han vuelto más flexibles, aún puede tener restricciones sobre su capacidad para adaptarse a cambios imprevistos o situaciones inesperadas. Los robots generalmente están diseñados para llevar a cabo ciertas tareas en un entorno estructurado. Si encuentra obstáculos o variaciones inesperados, puede tener dificultades para reaccionar.

Para superar esta restricción, la IA está cada vez más integrada en los sistemas de robótica para darles la capacidad de aprender, adaptarse y tomar decisiones en tiempo real. El robot controlado por IA puede analizar los datos del sensor, identificar patrones y adaptar sus acciones en consecuencia, lo que aumenta su flexibilidad y adaptabilidad.

Problemas de regulación y cumplimiento

La industria robótica y de automatización está sujeta a un número creciente de regulaciones y requisitos de cumplimiento. Estas regulaciones deben garantizar la seguridad, la seguridad de los datos, la protección de la privacidad y las consideraciones éticas.

El cumplimiento de estas regulaciones puede ser complejo y costoso para las empresas. Es importante mantenerse al día con las últimas regulaciones y garantizar que los sistemas de robótica y automatización se diseñen y operen de tal manera que cumplan con estos requisitos.

Adecuado para:

• Autónomo Robot Mobile (AMR): Desarrollo de negocios globales en Alemania, Europa, Asia, Estados Unidos y América del Sur

Robótica y automatización en Alemania y Europa

Alemania y Europa están en la cima de la industria de robótica y automatización, lo que se debe a una base sólida en las áreas de ingeniería, fabricación e investigación. La región tiene una alta densidad de robot, es decir, el número de robots por cada 10,000 empleados, especialmente en la industria automotriz.

Los países europeos como Alemania, Suecia y Dinamarca son pioneros en el desarrollo y uso de tecnologías avanzadas de robótica y automatización. Tienen un fuerte ecosistema de empresas de robótica, instituciones de investigación e iniciativas estatales que impulsan la innovación y el crecimiento.

La Comisión Europea lanzó varias iniciativas para apoyar la industria de la robótica y la automatización en Europa. Esto incluye la financiación de proyectos de investigación, promoviendo la cooperación entre la ciencia y la industria, así como el desarrollo de estándares y regulaciones que promueven la innovación y la competitividad.

Con su estrategia "Industry 4.0", Alemania sigue un enfoque particularmente ambicioso. Esta iniciativa tiene como objetivo transformar la industria de la producción alemana a través de la integración de tecnologías como la robótica, la automatización, la IA e Internet de las cosas.

Sin embargo, la Unión Europea también enfrenta desafíos. Esto incluye la necesidad de aumentar las inversiones en investigación y desarrollo, desarrollar trabajadores calificados y promover la introducción de robótica y automatización en pequeñas y medianas empresas (PYME). Además, existe una creciente necesidad de abordar los problemas éticos y sociales relacionados con la robótica y la automatización para garantizar que estas tecnologías se usen de manera responsable y de acuerdo con los valores europeos.

La competencia global

La industria robótica y de automatización es altamente competitiva, por lo que las empresas de todo el mundo luchan por las cuotas de mercado y el dominio tecnológico. Estados Unidos, Japón, China, Corea del Sur y Taiwán se encuentran entre los actores más importantes del mercado global.

Estados Unidos tiene un sector robótico fuerte que está impulsado por innovaciones en áreas como IA, software y robótica. Empresas como Boston Dynamics, Google y Amazon invierten fuertemente en investigación y desarrollo de robótica.

Japón es un centro de poder robótico global con una larga historia en desarrollo y producción de robótica. Empresas japonesas como Fanuc, Yaskawawa y Kawasaki son líderes en el mercado de robots industriales.

China se ha convertido en un jugador importante en la industria de robótica y automatización en los últimos años. El gobierno chino está invirtiendo fuertemente en la investigación y el desarrollo de la robótica y tiene como objetivo convertir a China en el principal centro de robótica del mundo.

Corea del Sur y Taiwán también son jugadores importantes en el mercado de robótica, con una fuerte concentración en la automatización de fabricación y el desarrollo de robots de servicio.

La competencia global en la industria de la robótica y la automatización está impulsando la innovación y el crecimiento. Las empresas invierten fuertemente en investigación y desarrollo para desarrollar nuevas tecnologías y mejorar el rendimiento y las habilidades de sus robots. Esto lleva a avances más rápidos en el área de robótica y automatización y hace que estas tecnologías sean más accesibles y asequibles para empresas y particulares.

Cómo la IA y la automatización pueden hacer que nuestro futuro sea sostenible

El futuro de la robótica y la automatización promete cambiar el potencial para cambiar las industrias, aumentar la productividad y mejorar nuestras vidas. Se espera que varias tendencias importantes dan forma al futuro de la robótica y la automatización:

Integración más profunda de la IA

La IA desempeñará un papel cada vez más importante en la robótica y la automatización al dar a los robots la capacidad de aprender, adaptarse y tomar decisiones en tiempo real. Los robots controlados por IA podrán llevar a cabo tareas complejas en entornos no estructurados, trabajar con personas y aprender de las experiencias.

Aumento de sistemas autónomos

Los sistemas autónomos se usan cada vez más porque los robots pueden trabajar sin intervención humana. Esto conducirá a un mayor uso de robots en áreas como transporte, logística, agricultura y atención médica.

Aplicación más amplia en nuevas áreas

La robótica y la automatización se expandirán a nuevas áreas como la atención médica, la construcción, la agricultura y los servicios más allá de las áreas tradicionales de fabricación y logística. Esto creará nuevas oportunidades para la innovación y el crecimiento.

Centrarse en la sostenibilidad

La sostenibilidad se está volviendo cada vez más importante en la industria de la robótica y la automatización. Las empresas se centrarán cada vez más en desarrollar robots con eficiencia energética e introducir prácticas de fabricación sostenibles.

Consideraciones éticas y sociales

Las consideraciones éticas y sociales desempeñarán un papel cada vez más importante en la industria de la robótica y la automatización. Es importante desarrollar condiciones y directrices de marco ético que guíen el desarrollo y el uso de la robótica y la automatización para garantizar que estas tecnologías se utilicen de una manera que coincida con los valores humanos, proteja la privacidad y los derechos y promueva la responsabilidad.

Por qué la innovación responsable en robótica es decisiva

La robótica y la automatización son tecnologías transformadoras que tienen el potencial de cambiar las industrias, aumentar la productividad y mejorar nuestras vidas. Sin embargo, también ofrecen desafíos considerables, como preocupaciones sobre la reubicación del lugar de trabajo, las preguntas éticas y los riesgos de seguridad.

Para explotar todo el potencial de robótica y automatización, es esencial abordar de manera proactiva estos desafíos. Esto requiere cooperación entre gobiernos, empresas, instituciones de investigación e instituciones educativas para desarrollar directrices, invertir en educación y capacitación y crear condiciones de marco ético.

Mediante el uso responsable de la robótica y la automatización, podemos dar forma a un futuro que es económicamente exitoso y socialmente justo. Podemos usar estas tecnologías para crear nuevos empleos, aumentar la productividad, mejorar la calidad de vida y hacer frente a los desafíos más urgentes de nuestra sociedad. El viaje hacia el futuro de la robótica y la automatización requiere una visión clara, una forma de pensar estratégica y una obligación inquebrantable de ser la innovación responsable. Esta es la única forma en que podemos liberar todo el potencial de estas tecnologías transformadoras y hacer un futuro mejor para todos.

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