miniatura|Robots industrials articulats, de l'empresa ABB, movent panells de vidre amb terminals de buit.
Un robot industrial és un sistema mecànic articulat, amb tres graus de llibertat o més, controlat automàticament, reprogramable i que es pot emprar en diverses tasques industrials.
Un robot industrial està format per un manipulador i un sistema de control. El manipulador és una estructura mecànica, uns elements rígids i articulacions, que es mou gràcies a uns accionaments, els motors o actuadors. El sistema de control és el conjunt d'elements electrònics i informàtics que s'encarrega de controlar els accionaments i generar les trajectòries de la part mecànica. Per acomplir diferents tasques els robots disposen de terminals, eines que s'instal·len al manipulador. Aquests sistemes robòtics treballen dins de cel·les, espais protegits amb mesures de seguretat on no poden entrar-hi persones. Durant la instal·lació d'aquests sistemes s'han d'avaluar els riscos, garantint el compliment d'uns estàndards de seguretat estrictes.
L'any 2025, segons la Federació Internacional de Robòtica, s'estimava que hi havia aproximadament 5,1 milions de robots industrials operatius al món. La tendència en instal·lacions de robots industrials és creixent globalment, l'any 2025 se'n van instal·lar unes 603.000 unitats. Els països asiàtics encapçalen la incorporació de robots amb un 76% del proveïment global, destacant especialment la Xina amb un estoc operatiu de 2,5 milions de robots. Actualment també s'estan popularitzant els robots col·laboratius, capaços d'operar en entorns de treball compartits amb persones, que el 2025 representaven aproximadament el 11% de la quota de mercat total dels robots industrials instal·lats aquell any.
miniatura|Una programadora de robots de la Universitat Politècnica de Tomsk, Rússia. En segon pla es pot veure el robot industrial, de l'empresa KUKA, amb un terminal de perforació.
Elements d'un robot industrial Les parts fonamentals d'un robot industrial són el manipulador i el sistema de control. El manipulador, braç o estructura mecànica és un conjunt de sòlids rígids, articulats entre ells, amb accionaments que ofereix diversos graus de llibertat. Per altra banda, el sistema de control és el conjunt d'elements electrònics i informàtics que permeten monitorar i controlar l'estructura mecànica del robot i comunicar-se amb l'entorn, equipament o usuaris. Sovint el sistema de control s'agrupa físicament en una unitat de control o controlador.
Un sistema robòtic incorpora un robot industrial, un terminal i qualsevol equipament o maquinari extern necessari per a la realització de la tasca encomanada. Una cel·la robòtica és un o més d'aquests sistemes robòtics, amb tot el maquinari associat, en un espai protegit amb mesures de seguretat.
miniatura|Una línia de muntatge de Tesla l'any 2012, amb nombroses cel·les robòtiques de soldadura per punts.
Per acabar, un robot industrial també necessita suport de personal humà. Els operadors són els treballadors designats per iniciar, monitorar i aturar l'operació del sistema robòtic. Els programadors de robots, per altra banda, són les persones encarregades de definir el programa de treball del robot industrial.
Manipulador Un manipulador està compost per articulacions unides per segments rígids, anomenats elements. Cada articulació està connectada a dos elements, permetent moviment relatiu entre ells. Generalment els robots industrials tenen entre quatre i sis articulacions, que permeten posicionar i sovint orientar els terminals.
Les característiques més importants dels elements són: resistència, rigidesa, pes, inèrcia, la ubicació i tipus de coixinet, la lubrificació del coixinet, les toleràncies a la junta amb l'articulació i la forma o estètica del robot. Generalment els elements i les bases dels manipuladors són d'acer, ferro colat o alumini. Els robots col·laboratius tendeixen a fer servir aliatges metàl·lics lleugers, sovint recoberts amb espumes o plàstics tous, per reduir la inèrcia del robot.
Majoritàriament, les articulacions dels robots són parells cinemàtics de tipus prismàtic o de revolució. Com que molts manipuladors industrials tenen semblança amb l'anatomia d'un braç humà, també es pot referir a les articulacions com a braç, espatlla i colze, mentre que les articulacions d'orientació s'anomenen canell. Cada articulació ha de ser accionada per un actuador, que mou els elements segons les instruccions del sistema de control. Les característiques que s'han de considerar pels actuadors són: potència, controlabilitat, pes i volum, precisió, velocitat, manteniment i cost. Actualment la gran majoria d'actuadors emprats en robòtica industrial són servomotors elèctrics. Aquests actuadors estan formats per un motor de corrent altern, un sensor de posició i un controlador. Per millorar el posicionament i la controlabilitat dels robots, els actuadors es munten directament a l'articulació que es vol moure sense transmissions mecàniques. Aquesta configuració s'anomena accionament directe i avui en dia és emprada per la majoria de fabricants de robots.
miniatura|Un robot industrial Fanuc R-2000. A la foto es pot apreciar l'accionament directe, amb els actuadors muntats a les articulacions.
Sistema de control El sistema de control d'un robot és l'electrònica i el programari que controlen l'execució del programa de treball del manipulador. Generalment aquest conjunt s'agrupa en una unitat de control, que també inclou una consola de guiatge per interactuar amb els usuaris i les connexions amb la resta d'elements de la cel·la robòtica.
miniatura|Dues unitats de control de robots Fanuc R-2000, amb les consoles de guiatge penjades al davant.
Els robots industrials tenen tres modes de funcionament principals: control punt a punt (PTP), de trajectòria contínua (CP) o intel·ligent. El control punt a punt, o PTP de l'anglès point-to-point, consisteix en una seqüència de posicions definides que el manipulador seguirà durant el cicle de treball. Cada punt està definit pel valor de totes les articulacions i, entre punt i punt, no hi ha control de la ruta que seguirà el braç robot. El control de trajectòria contínua, o CP de l'anglès continuous path, fa que el manipulador segueixi una ruta contínua en comptes d'una sèrie de punts. Algunes trajectòries regulars, com línies rectes entre dos punts, es poden calcular per cada moviment. Per altra banda, les trajectòries irregulars contínues sovint es defineixen mitjançant una sèrie de punts discrets molt propers entre ells. El control intel·ligent incorpora un cert grau d'autonomia, mitjançant sensors i algorismes que permeten canviar la trajectòria del robot. Per exemple, un robot de paletització pot fer servir càmeres per estimar la posició i orientació de les capses i canviar la trajectòria per adaptar-s'hi.
Els programes dels robots són una seqüència de moviments i posicions repetitius, un cicle de treball, que el manipulador ha d'executar per acomplir la tasca. El programari també pot incloure instruccions i funcions per interactuar amb equipament extern, com sensors o actuadors addicionals. Generalment els robots industrials es programen fent servir dos mètodes: programació per guiatge o textual. La programació per guiatge consisteix a moure el robot com s'hauria de moure durant el cicle de treball i guardar-ho en un programa. En funcionament el sistema de control simplement ha de repetir els moviments guardats a la memòria. Per moure el robot es pot fer servir la consola de guiatge o un terminal específic que s'acobla al canell i que permet desplaçar el robot manualment. Aquest últim mètode és típic en robots que han de seguir trajectòries contínues, per exemple en aplicacions de pintura, ja que és un mètode més intuïtiu de programar. La programació textual, per altra banda, es realitza amb un llenguatge de programació en un ordinador i després es transfereix al robot. Sol ser un mètode més complex de programar però permet incorporar funcions més avançades.
miniatura|Un robot UR16e de l'empresa Universal Robots, amb la consola de guiatge per programar-lo a un primer pla.
Terminal
Els terminals són l'utillatge que s'acobla al canell d'un robot per fer una tasca específica. Com que els robots industrials són màquines de propòsit general, el terminal que s'ha de fer servir depèn de cada aplicació. Els terminals s'han d'integrar amb els robots, tant a nivell mecànic com de control, per poder funcionar de forma automàtica. En general hi ha dues categories de terminal: les eines i les pinces.
Les eines es fan servir quan el robot ha de processar els components. Els terminals d'eina més comuns a la indústria són els de soldadura i mecanització, els esprais de pintura i els dispensadors d'adhesius o segelladors.
miniatura|Cel·les de pintura de l'empresa BMW l'any 2005, amb robots equipats amb terminals d'esprai
Les pinces, per altra banda, estan dissenyades per subjectar i moure objectes durant el cicle de treball del robot. Els terminals de pinça se solen fer servir en aplicacions de muntatge, distribució i paletització. Segons l'objecte que s'hagi de subjectar es poden fer servir pinces mecàniques, ventoses de buit o imants. Si el producte és delicat, com a la indústria alimentària, també hi ha terminals de robòtica tova que apliquen una subjecció suau.
Classificació per estructura mecànica La Federació Internacional de Robòtica classifica els robots industrials més comuns segons la seva estructura mecànica en sis categories: robots articulats, cartesians, cilíndrics, delta, scara i altres menys comuns (com l'esfèric).
Robot articulat
Un robot articulat, o angular, és un robot industrial compost de, com a mínim, tres articulacions de revolució amb el primer eix de rotació disposat en sentit vertical i els altres dos en paral·lel en sentit horitzontal.
miniatura|Un robot articulat de Yaskawa a una fàbrica de components d'automoció a Indonèsia l'any 2017.
Els robots articulats tenen nombrosos avantatges: alta maniobrabilitat, gran accessibilitat, espai de treball extens en relació al volum ocupat pel propi robot, disseny mecànic estilitzat, ocupen un espai de treball reduït, operació ràpida i capacitat d'efectuar trajectòries complexes de forma contínua. Per altra banda, en comparació amb altres estructures mecàniques té menys capacitat de càrrega, és intuïtivament difícil de preveure certes trajectòries, la precisió disminueix a mesura que el braç s'estén i les trajectòries rectilínies són més difícils de gestionar pel sistema de control.
Els robots articulats es fan servir en tot tipus d'aplicacions i són els més emprats industrialment. Algunes de les tasques més comunes d'aquest tipus de robot són la pintura, soldadura, manipulació de materials o empaquetatge. Les mides d'aquests tipus de configuració són molt variables, entre 0,5 metres fins a més de 3,5 m, amb grans diferències en la capacitat de càrrega, que pot anar des d'uns 3 kg fins a una tona. Segons la Federació Internacional de Robòtica, l'any 2013, els robots articulats representaven una quota de mercat del 60% sobre el total de robots industrials venuts.
Robot cartesià
Un robot cartesià, o rectangular, és un robot industrial comprès de tres articulacions prismàtiques amb les direccions de translació disposades perpendicularment, seguint un sistema de coordenades cartesianes.
miniatura|Un robot cartesià de l'empresa Sortera fet servir per classificar i reciclar residus de la construcció a Suïssa.