La danza invisible de los brazos robóticos

Los brazos robóticos se han convertido en una pieza central de la automatización industrial contemporánea. Se encuentran en líneas de producción, procesos de ensamblaje, operaciones de manipulación y entornos donde la precisión y la repetición son determinantes. Su despliegue ha crecido al mismo ritmo que la complejidad de las tareas que se les asignan, lo que ha trasladado el foco desde el hardware hacia la forma en que estos sistemas se mueven, interactúan y optimizan cada desplazamiento.

En este contexto, la planificación de trayectorias ha dejado de ser un desafío puramente técnico para convertirse en un asunto estratégico. La eficiencia de un brazo robótico no depende únicamente de su capacidad mecánica, sino de la calidad de las rutas que recorre, del tiempo que invierte en cada operación y de su capacidad para evitar colisiones y situaciones de riesgo en entornos compartidos con otros sistemas o con personas. Optimizar esos movimientos permite reducir consumos, mejorar la seguridad y aumentar la sostenibilidad de los procesos automatizados.

Es en ese terreno donde se articula ROTAM, una herramienta software desarrollada para trasladar técnicas metaheurísticas del ámbito académico a su validación industrial. Su propósito es consolidar una solución capaz de optimizar trayectorias en brazos robóticos mediante algoritmos inteligentes, ofreciendo un enfoque sistemático para mejorar eficiencia, seguridad y sostenibilidad.

Mario Peñacoba Yagüe lidera el desarrollo de este proyecto como parte de su tesis doctoral, bajo la tutela del Profesor Titular y director de dos unidades conjuntas de investigación en Automática y Robótica, y la Cátedra Michelin, Jesús Enrique Sierra García. Su trayectoria combina formación académica y experiencia investigadora en robótica y sistemas de control. Graduado en Ingeniería Mecánica e Ingeniería Electrónica Industrial, Peñacoba ha participado en proyectos vinculados a la Universidad de Burgos y en iniciativas europeas como MANiBOT. Su trabajo combina investigación aplicada y docencia en áreas como Robótica Industrial y Automatismos y Control Industrial.

La idea de desarrollar ROTAM surge, según explica Peñacoba, de una necesidad detectada durante el proyecto europeo MANiBOT. Durante ese trabajo, el equipo tuvo que diseñar una interfaz externa de comunicación con brazos robóticos que permitía acceder a datos y métricas del movimiento en tiempo real. Este acceso abrió una oportunidad en la que los datos podrían alimentar algoritmos capaces de mejorar las trayectorias de manera sistemática. Además, este tipo de soluciones no estaba disponible en el mercado y su aplicación industrial tenía un alto potencial. A partir de esa idea inicial, el planteamiento se fue refinando hasta dar lugar a la herramienta ROTAM. Su nombre proviene de las siglas en inglés ‘Robotic Trajectory Advanced Metaheuristic Optimizer’.

ROTAM parte de una situación habitual en la industria. Según Peñacoba, el software toma como base una trayectoria inicial programada de manera convencional, la analiza para extraer métricas objetivas sobre tiempos de ejecución, colisiones o esfuerzos mecánicos, y aplica algoritmos inteligentes de forma iterativa. Cada iteración genera versiones progresivamente mejoradas hasta alcanzar una solución optimizada que combina eficiencia, seguridad y bajo desgaste de los componentes.

Sierra explica la lógica detrás de estas mejoras, la optimización de trayectorias puede entenderse como un proceso de búsqueda que busca movimientos más eficientes, reduciendo tiempo, consumo y desgaste. Las técnicas metaheurísticas permiten explorar de manera eficaz un enorme espacio de posibles trayectorias, evaluando cada una según criterios objetivos y ajustando el movimiento hasta aproximarse a la mejor solución. En robótica, el espacio de búsqueda está definido por todas las secuencias de puntos que un robot puede recorrer, mientras que la heurística indica si cada nueva trayectoria mejora o empeora respecto a los objetivos definidos, que pueden incluir tiempo, consumo energético o esfuerzos mecánicos.

El impacto de esta optimización se refleja directamente en la productividad. Reducir el tiempo de ejecución de las trayectorias acorta los ciclos de trabajo y aumenta la eficiencia de las operaciones. Además, permite disminuir el consumo energético o suavizar los movimientos para minimizar el desgaste de las articulaciones y prolongar la vida útil de los equipos. Son mejoras que se traducen en beneficios económicos tangibles para cualquier planta industrial automatizada.

La herramienta se ha desarrollado con un enfoque de aplicabilidad amplia. Según Peñacoba, puede implementarse en cualquier tipo de brazo robótico, desde manipuladores industriales hasta cobots o robots paralelos, incluidos los denominados robots araña. Para ello, ofrece dos modalidades de integración, una mediante el software del fabricante, y otra mediante un entorno de simulación propio, útil tanto para optimizar recursos computacionales como para operar en sistemas donde no se dispone del software original. Actualmente, el proyecto mantiene colaboración con Michelin Aranda y su centro de innovación AraInnov, donde se está validando con resultados muy positivos.

En cuanto a sostenibilidad, Sierra recurre a una comparación sencilla, del mismo modo que una persona se fatiga más o menos según cómo realiza un movimiento, un robot consume más energía según la trayectoria que ejecuta. Cuando las articulaciones trabajan con mayores pares o a mayor velocidad, el consumo y el desgaste aumentan. La planificación cuidadosa del movimiento permite reducir ambos factores de forma tangible, generando eficiencia energética y prolongando la vida útil de los sistemas.

Tras validar la herramienta en entornos industriales, Peñacoba planea la creación de una startup para comercializar ROTAM. La intención es ofrecer la herramienta y servicios asociados. Se trata de trasladar la investigación del laboratorio a aplicaciones concretas que generen valor en la industria.

El apoyo de la OTRI de la UBU está siendo fundamental en la transferencia de ROTAM, mediante programas como Prototipos Orientados al Mercado y Rocket2Market, que permiten validar el modelo de negocio con metodologías Lean Startup y comprobar las hipótesis directamente con agentes integradores y usuarios finales, acelerando su adaptación industrial y camino hacia la comercialización.

Peñacoba proyecta además la evolución de la robótica en la próxima década como un movimiento hacia una colaboración más estrecha entre humanos y robots, situando al ser humano en el centro de los procesos. Las herramientas de optimización como esta jugarán un papel central en esta transición, ajustando los movimientos de los robots no solo a criterios operativos, sino también a la interacción con los humanos, mejorando seguridad, eficiencia e integración de la automatización en entornos mixtos.

Con ROTAM, la investigación aplicada se convierte en soluciones concretas que conectan rendimiento industrial, sostenibilidad e innovación tecnológica. La herramienta no solo refuerza la eficiencia de los procesos industriales, sino que también marca la pauta para la robótica colaborativa del futuro, donde la optimización de trayectorias será clave para combinar productividad y seguridad en entornos compartidos entre humanos y máquinas.