Autonomía robótica para la empatía social


Robots móviles colaborativos para operaciones de carga en ambientes industriales y de servicio


 

No son tantos los ejemplos de maquinaria industrial usada para el servicio cotidiano humano, pero el Departamento de Estudios de Ingeniería para la Innovación y el Instituto de Investigación Aplicada y Tecnología de la IBERO trabajan en un proyecto que no solo abonará a la autonomía de los robots de carga, sino los hará saltar del ámbito industrial al de la vida cotidiana para auxiliar y mejorar la calidad de vida de las personas.

 
 

Son más y más la empresas que –haciendo gala de su músculo financiero– utilizan y hasta diseñan robots para operaciones de carga o ensamblaje. Las ventas de robots de uso industrial se han disparado a nivel mundial, tan solo en China aumentaron 58% en 2017. Solemos imaginar a los robots trabajando en industrias como la automotriz o metalúrgica, pero las tecnologías se evaporan y llueven en forma de nuevas aplicaciones: de ahí que una institución como la clínica Cleveland, en Ohio, eche mano de robots de carga en su bodega desde hace algunos años. El corpus de investigación robótica no ha tardado en ramificarse hacia otras áreas de aplicación y por lo tanto en proponer nuevos retos ingenieriles.

La robótica social busca facilitar el trabajo y la vida cotidiana, disminuir los riesgos, mejorar la calidad de vida y promover la incorporación social humana.

Es el caso de los AGV (Automated Guided Vehicles o “vehículos de guiado automático”), utilizados desde hace varios años para el manejo de materiales en industrias como la automotriz, papelera o metalúrgica. Los AGV no requieren de un conductor y sus funciones van desde remolcar otros vehículos hasta las de operar como montacargas en grandes almacenes y comercios. El Departamento de Estudios de Ingeniería para la Innovación de la IBERO se dio a la tarea de construir y diseñar un par de AGV: dos robots móviles base “con aditamentos para implementar operaciones de carga grupal de objetos o personas”.

Para comprender mejor el tipo de proyecto, quizá sea necesario aclarar que cuando hablamos de robots, hablamos de seres físicos, por lo que todas las decisiones tomadas por los ingenieros, así como todos los escenarios tienen un impacto en el diseño y desempeño de un robot. Importa el tipo de carga, pero también el tamaño de los agentes, el medio (terrestre, aéreo o marino), la mecánica de movimiento (ruedas, rotores), la estrategia de control, la ruta a seguir, etcétera.

Las cosas se complican todavía más cuando hablamos de múltiples agentes móviles que trabajan en un mismo espacio. Entonces es indispensable crear un esquema de coordinación para trazar rutas eficientes y libres de conflicto, así como esquemas descentralizados que abonen a la autonomía y eficiencia de los robots. En cuanto más receptivo sea un robot a su entorno y sus colegas, más fácil será llevarlo más allá de los confines del ámbito industrial. Es en esa línea donde el proyecto Robots móviles colaborativos para operaciones de carga en ambientes industriales y de servicio busca dar un paso adelante.

Se busca que los robots operen en ambientes no controlados, sin la necesidad de recurrir a órdenes centrales.

Para que eso suceda, explica la doctora Erika Puga Velázquez –participante en el proyecto– es necesario “flexibilizar y optimizar los tiempos” de los robots mediante “esquemas híbridos de coordinación”. El proyecto parte de la tesis de que “la implementación de estrategias de formación, marcha y evasión de colisiones” mediante sensores en robots omnidireccionales “proporciona una solución viable y útil al problema de transporte coordinado de objetos o personas en operaciones industriales y de servicios”.

Sin embargo, hoy en día los AGV reciben órdenes remotas o siguen trayectorias marcadas con líneas dibujadas en el piso. La doctora Puga explica que los robots aún “no son capaces de hacer más fino su movimiento de acuerdo a los efectos de la carga” y su radio de acción es todavía limitado debido al uso de la comunicación inalámbrica. Pero una vez que se supere esa etapa, la doctora Erika cree que las posibilidades serán muchísimas.

Una posible aplicación, comenta, es que “a ese mismo vehículo de carga tú le puedes montar una silla de ruedas para auxiliar a personas con problemas de movilidad”. (Una aplicación similar de AGV y silla de ruedas fue presentada el año pasado en Singapur, pero está pensada únicamente para uso aeroportuario). La doctora Erika piensa también en “que tú como mamá puedas ir en un vehículo de tal forma que las carriolas de tus hijos te vayan siguiendo”, liberando así las manos y volviendo más eficiente el transporte humano. Para hacer realidad estas posibilidades, “el reto principal es que los robots trabajen colaborativamente. La clave es la estrategia de coordinación, que entre ellos se comuniquen, que la información acerca de velocidades, orientaciones, obstáculos, etc. pase de robot en robot”.

Se busca, entonces, que los robots aprendan a tomar decisiones para operar en ambientes no controlados, sin la necesidad de recurrir a órdenes centrales. Implementar “estrategias descentralizadas de coordinación de movimiento” utilizando sensores de posicionamiento relativo.

En su etapa más reciente, Robots móviles colaborativos se ha dedicado a “estudiar control de formación y evasión de colisiones”, así como “robots con diferente tipo de motricidad”. Mediante el uso de un controlador de movimiento  (que consiste en el uso de un microprocesador, sensores y comunicación inalámbrica), los investigadores del Departamento de Estudios de Ingeniería para la Innovación buscan mejorar la comunicación entre robots de carga para finalmente hacerlos transitar del ámbito industrial al de una casa habitación. Esta autonomía es un paso importante para alcanzar lo que la doctora Erika llama robótica social. Con ello alude a la capacidad de facilitar el trabajo y la vida cotidiana, disminuir los riesgos, mejorar la calidad de vida y promover la incorporación social humana mediante la robótica.

Una de las preguntas más frecuentes tras el advenimiento de la robótica y la inteligencia artificial es la pérdida de empleos por causa de la automatización. En palabras de la doctora Puga –quien está cierta de que los beneficios son más que las desventajas– los robots no quitan empleos, sino que ayudan al ser humano en su trabajo: “Tú ya no lo vas a cargar, vas a ver la logística que necesitas para los almacenes y supervisar que los robots lleven la carga de forma más eficiente”. Todo esto “ayuda a que tengas menos riesgo y eso optimiza la industria; ya no tengo que ser yo, lo va a hacer él”.

Lograr la autonomía y la creación de robots intercolaborativos, seres que se comuniquen entre sí para lograr resultados con la mayor eficiencia posible: de costos, energía, pero también de riesgo para los humanos y un menor impacto ambiental. Proyectos como Robots móviles colaborativos podrán ayudar a ensamblar aviones a bajo costo, pero también a emancipar humanos, y por lo tanto mejorar su calidad de vida.


Robots móviles colaborativos para operaciones de carga en ambientes industriales y de servicio

Convocatoria para Grupos de Investigación Interdisciplinar del 75 Aniversario de la Universidad Iberoamericana Ciudad de México

Temporalidad:

· Primera fase: 20 meses (otoño 2016 / verano 2018).
· Segunda fase en proceso.


En el proyecto también participan:

Ibero:

· Dr. Eduardo Gamaliel Hernández Martínez. Depto. de Ingenierías (Electrónica), Responsable Técnico. Área: Robótica y Mecatrónica.

· Dr. Guillermo Fernández Anaya. Depto. de Física y Matemáticas. Área: Sistemas dinámicos y control.

· Dr. José Emiliano Martínez Ordaz. Depto. de Ingenierías (Mecánica-Eléctrica). Área: Diseño mecánico y materiales.

Externos y posgrado:

· Dr. Enrique Ferreira Vásquez. Académico/coordinador de la Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, Universidad Católica del Uruguay. Área: Sistemas de Control y Biomédica.

· Dr. José Job Flores Godoy. Académico del Depto. de Matemática, Universidad Católica del Uruguay. Área: Sistemas dinámicos y control.

· Dr. Sergio Antonio Foyo Valdés. Posdoctorante (propuesto a CONACyT para ingresar en Otoño 2016). Área: Automatización industrial.

· Estudiantes del Posgrado en Ciencias de la Ingeniería, UIA: Alexandro López González (Doctorado) y Pablo Paniagua Contro (Maestría). Área: Mecatrónica.

Erika Selene Puga Velázquez

Erika selene

Puga Velazquez