Lo que la Robótica aporta a la Seguridad y Rescate

  • Robotnik participa en estos momentos en 5 proyectos enfocados los sectores de seguridad y rescate.

Robotnik tiene una destacada presencia en proyectos I+D en los que la robótica y la manipulación móvil autónoma tiene como objetivo aportar soluciones al mundo real en distintos sectores.

Desde el año 2002, Robotnik ha participado en más de 60 proyectos, la mayoría de ellos a nivel europeo. Actualmente están en curso unos 30 proyectos de distinta naturaleza: algunos con objetivos orientados a la logística, otros al sector sanitario o también al agroalimentario, entre otros.

En este post recopilamos los proyectos robóticos abiertos relacionados con la seguridad ciudadana y el rescate, un área donde los robots terrestres autónomos pueden desarrollar actividades de alto nivel que agilicen la toma de decisiones de momentos críticos.

I+D en Europa

Uno de los principales retos de Europa es impulsar la investigación y desarrollo dentro de las empresas, ya que es la clave para la competitividad y productividad de cada sector económico a largo plazo. Por ello, existen programas oficiales de financiación como los Horizon 2020 que dan soporte en este sentido.

En concreto, el I + D en tecnologías robóticas se ha vuelto más importante que nunca en los últimos años. Prácticamente no hay ningún país que no invierta -tanto a nivel empresarial como a nivel estatal y de las instituciones- en robótica.

Este incremento de la inversión se debe a diversos factores, por ejemplo, el enorme desarrollo que han tenido algunos de los catalizadores de la robótica como el 5G o la Inteligencia Artificial, que propician un marco idóneo, con unas conexiones y capacidades que antes no existían.

¿Qué son los proyectos I+D de seguridad?

Quizás existe un mayor desconocimiento sobre la investigación e innovación en este sentido, en cambio, es mucho lo que la robótica móvil está aportando en este campo. Ministerios de Defensa, instituciones enfocadas a las operaciones de rescate o de emergencias, protección civil, fuerzas del orden y los sectores que trabajan por la seguridad ciudadana en general, tienen la vista puesta en los avances que esta tecnología supone.

Existen distintas formas de inseguridad que pueden afectar a los ciudadanos, ‘ya sea por delitos, violencia, terrorismo, desastres naturales o provocados por el hombre, ataques cibernéticos o abusos a la privacidad, y otras formas de desórdenes sociales y económicos.’ European Comission.

Los proyectos en los que Robotnik colabora tienen como objetivo comprender, detectar, prevenir, disuadir, preparar y proteger contra las amenazas a la seguridad.

A continuación, los puntos extraídos de la web propia de la Comisión Europea, que resumen perfectamente las actividades en las que se enfoca este marco de investigación:

  • Luchar contra la delincuencia, el tráfico ilegal y el terrorismo, incluida la comprensión y la lucha contra las ideas y creencias terroristas;
  • Proteger y mejorar la resiliencia de las infraestructuras críticas, las cadenas de suministro y los modos de transporte;
  • Fortalecer la seguridad a través de la gestión de fronteras;
  • Mejorar la seguridad cibernética;
  • Aumentar la resistencia de Europa a las crisis y desastres;
  • Garantizar la privacidad y la libertad, incluso en Internet, y mejorar la comprensión jurídica y ética de la sociedad de todas las áreas de seguridad, riesgo y gestión;
  • Mejorar la normalización y la interoperabilidad de los sistemas, incluso con fines de emergencia;
  • Apoyar las políticas de seguridad exterior de la Unión, incluida la prevención de conflictos y la consolidación de la paz.

Tras este marco contextual, estos son los proyectos de seguridad y rescate en los que Robotnik participa en la actualidad:

CREST

Lucha contra la delincuencia con una plataforma autónoma con una plataforma avanzada de predicción, prevención, operación e investigación aprovechando el ecosistema de IoT.

Robotnik, como proveedor de hardware, está desarrollando un nuevo concepto de UGV (vehículo terrestre no tripulado) capaz de desplegar de forma autónoma en el campo un pequeño UAV (vehículo aéreo no tripulado).

  • Detección y evaluación de amenazas.
  • Planificación dinámica de misiones y navegación adaptativa para mejorar la vigilancia basada en sistemas autónomos.
  • Mando y control distribuido de las misiones policiales.
  • Compartición de información e intercambio de pruebas digitales basadas en blockchain.
  • Entrega de información pertinente a las diferentes partes interesadas de forma interactiva y adaptada a sus necesidades.

RESPOND-A

Tiene como objetivo desarrollar soluciones holísticas y fáciles de usar para los primeros auxilios. Robotnik es responsable del desarrollo de robots para entornos peligrosos y misiones de apoyo y participa desarrollo de interfaces entre los robots de emergencia y la aplicación de comando y control.

  • Herramientas de equipamiento y estrategias de misión crítica para los primeros intervinientes
  • Realidad aumentada y virtual
  • Localización y seguimiento pasivo y activo
  • Transmisión de vídeo interactivo multivista de 360º.
  • Coordinación de robots autónomos y vehículos aéreos no tripulados.

ROBORDER

Las autoridades fronterizas y los organismos encargados de hacer cumplir la ley (LEA) de toda Europa se enfrentan a importantes desafíos en la forma en que patrullan y protegen las fronteras. ROBORDER tiene como objetivo desarrollar y demostrar un sistema de vigilancia de fronteras autónomo completamente funcional con robots móviles no tripulados que incluyen vehículos aéreos, de superficie de agua, submarinos y terrestres.

Robotnik, como proveedor de hardware, está desarrollando un nuevo concepto de UGV (vehículo terrestre no tripulado) capaz de desplegar de forma autónoma en el campo un pequeño UAV (vehículo aéreo no tripulado).

  • Enjambre autónomo de robots heterogéneos para la vigilancia de fronteras.
  • Sistema autónomo de vigilancia de fronteras totalmente funcional con robots móviles no tripulados que incluyen vehículos aéreos, de superficie acuática, submarinos y terrestres, capaces de funcionar tanto de forma autónoma como en enjambre.
  • Capacidades de detección para la identificación temprana de actividades delictivas e incidentes peligrosos.

INTREPID

El objetivo aquí es proporcionar a los socorristas un nuevo enfoque para acelerar la exploración y evaluación de sitios peligrosos, lo que permite una respuesta rápida y eficaz. Revolucionar las operaciones de primeros auxilios en las primeras fases de un desastre cuando las posibilidades de salvar vidas son mayores y las operaciones se ven ralentizadas por muchos tipos de incertidumbres.

El papel de Robotnik en el proyecto es diseñar y desarrollar un vehículo terrestre no tripulado inteligente (UGV) capaz de realizar misiones de exploración a través de terrenos accidentados o ubicaciones interiores complejas.

  • Reconocimiento y evaluación en incidentes peligrosos.
  • Una respuesta rápida es clave para salvar vidas y minimizar los daños medioambientales.
  • Desarrollar una plataforma que permita a los primeros intervinientes explorar con seguridad el lugar de los hechos, analizar y evaluar las amenazas existentes y decidir, basándose en información fiable sobre la situación, los siguientes pasos a dar.
  • Utilizar asistentes cibernéticos (vehículos autónomos inteligentes) para mejorar la velocidad, el alcance y la eficacia de la exploración de lugares complejos.

FASTER

FASTER proporcionará herramientas innovadoras, aceptadas y eficientes que mejoren las capacidades del personal de socorro en términos de conocimiento de la situación y comunicación.

Robotnik es el líder del paquete de trabajo 5 del proyecto: “Plataformas autónomas”. Implica el desarrollo de un nuevo vehículo RB-CAR y también un robot SUMMIT-XL. Serán utilizados por los socorristas para explorar y comprobar el entorno y también para transportar algunos materiales pesados.

  • Conocimiento de la situación táctica que proporciona servicios de visualización innovadores para una imagen operativa común portátil que permita representar escenarios interiores y exteriores.

Recogida de datos mediante una plataforma IoT segura para la distribución.

  • Comunicación resistente a nivel de campo proporcionando capacidades de comunicación háptica, comunicación con K9s; y a nivel de infraestructura a través de tecnologías 5G y UAVs.

inspection robot


Robotnik en DECENTER: Robótica + Inteligencia artificial

Entrevista PhD- Decenter Project Coordinator.

La Inteligencia Artificial es una tecnología en constante evolución y cuyas posibilidades e influencia en distintos ámbitos es amplísima. Existen numerosas aplicaciones de IA relacionadas con robótica móvil que tienen una relación directa en distintos sectores industriales. 

Todas estas aplicaciones, así como los hábitos de la sociedad actual, hace que sea necesario enfocar nuestra atención en un punto clave: ¿Qué hacemos con la enorme cantidad de datos que generamos? 

Robotnik forma parte de DECENTER, un proyecto europeo dentro del programa H2020 cuya finalidad es precisamente gestionar, proteger y procesar de forma eficiente y segura estos datos. 

Ángel Soriano, responsable por parte de Robotnik en este proyecto, que nos acerca un poco más a DECENTER, contándonos cómo ha evolucionado desde sus inicios, en qué fase se encuentran los objetivos, las conclusiones que extraen y mucho más.

 

1. Para comenzar la conversación, ¿podrías hacernos un resumen de en qué consiste exactamente DECENTER?

DECENTER es un proyecto que intenta ofrecer una infraestructura que facilite a los desarrolladores de Inteligencia Artificial y software orientado al Cloud&Edge computing, la integración y despliegue de sus servicios o aplicaciones.

El proyecto contempla 3 perfiles diferentes:

  1. Programadores y arquitectos orientados a la computación distribuida o gestión de la computación en edge/cloud.
  2. Desarrolladores enfocados a algoritmos de IA, los cuales normalmente requieren gran capacidad de cómputo y memoria.
  3. Operarios o personal técnico responsable del buen funcionamiento e integración del software desplegado en el hardware disponible.

Lo que se pretende con DECENTER es facilitar al técnico la integración de procesos y/o algoritmos de IA en el sistema que ya tiene implantado en su fábrica, y que además pueda procesarlos en el edge o en el cloud.

 

 

Un ejemplo: tenemos un profesional que se dedica a desarrollar un algoritmo que es capaz de identificar robots dentro de una fotografía. Por otro lado, tenemos a un trabajador-operario que conoce su sistema, que es capaz de tomar esa fotografía, pero no es especialista en Inteligencia Artificial. ¿Cómo puede integrar las ventajas que ofrece la IA sin necesidad de especializarse en ello?

DECENTER pretende crear estas conexiones y distribuir la computación (estos algoritmos requieren mucha capacidad de cómputo) a distintos niveles. 

Un nivel local, podría ser ejecutarlo dentro del mismo ordenador que toma la fotografía. 

Un nivel por encima sería ejecutarlo dentro de un ordenador que no es el mismo que toma la fotografía, pero está dentro de la misma región o relativamente cerca (Edge).

Y un nivel superior sería ejecutarlo en el cloud.

Jugando con esos 3 niveles, el proyecto ofrece una plataforma que facilita esa integración y comunicación.

 

¿Qué papel desempeña Robotnik en el proyecto?

Todo lo anteriormente explicado se aplica a 4 casos de uso que están definidos en el proyecto. Robotnik es proveedor de uno de los casos de uso del proyecto: logística de robótica.

Cuando un robot está realizando sus tareas autónomas navegando por el almacén, tiene que tomar ciertas decisiones en base a los imprevistos que van surgiendo, como por ejemplo el hecho de encontrar obstáculos que bloqueen su camino. En ciertas ocasiones, si el robot no es capaz de identificar qué es ese obstáculo, la opción más segura es, primero que el robot se detenga inmediatamente y después: 

  • O que el robot se quede estático esperando hasta que el obstáculo desaparezca para asegurar que no existe riesgo alguno de colisión. 
  • O que el robot replanifique su trayectoria para alcanzar su objetivo por otro sitio e intentar evitar el obstáculo.  

Esta es una situación muy frecuente en flotas de robots móviles colaborativos ya que suelen compartir espacio de trabajo entre ellos mismos y con trabajadores del mismo almacén. 

DECENTER abre la posibilidad de aplicar una identificación de obstáculos a través de la IA. 

Robotnik ofrece los robots y toda la infraestructura, además de desarrollar la integración de la plataforma DECENTER dentro del robot y de la estructura que ya teníamos y gracias a este servicio que nos ofrece el partner y el proyecto, hemos podido ramificar las opciones de gestionar las flotas de robots en almacenes. 

 

2. En este punto, ¿Qué objetivos de los marcados se han cumplido y en qué aspectos será necesario seguir trabajando?

Un ejemplo de objetivo cumplido en el caso de uso concreto de Robotnik es: nos propusimos ser capaces de identificar otro robot con un nivel de confianza superior al 80% y de reducir el uso de la CPU de los robots un 10% derivando computación al edge/cloud. Ambos objetivos se han alcanzado de manera satisfactoria.

 

3. ¿Qué supone este proyecto para la industria 4.0?

Hay varias cosas que DECENTER aporta a la industria 4.0 directamente. Una de ellas es la gestión de la computación: poder derivar y gestionar la computación entre dispositivos. La computación distribuida es algo que está actualmente a la orden del día y es pura vanguardia. Hablamos incluso, de hacerlo de una manera inteligente en base a unos objetivos o prioridades. 

Robotnik diseña y fabrica robots móviles. Si queremos que un robot ejecute un algoritmo muy pesado y con mucha capacidad de cómputo (esto sucede en muchísimas ocasiones: cámaras de alta resolución, LiDAR que captura 320.000 puntos distintos cada segundo...), hemos de capacitarlo para ello.

La solución directa es que la CPU del robot sea muy potente lo que implica normalmente implica que sea más cara. Sin embargo, con la capacidad de delegar computación, tienes la posibilidad de enviar todos esos datos usando la comunicación con otros dispositivos o con el cloud, computar los datos allí y aplicar el resultado devuelto al robot.

Esto abarata costes desde el punto de vista de la producción del robot, hace el sistema más inteligente puesto que se reduce el consumo eléctrico del robot, optimiza la energía y en general, optimiza recursos.

 

4. Teniendo en cuenta tanto a las grandes empresas como a las PYMES, ¿Cuál es el mayor reto para la aplicación real de la Inteligencia Artificial en la industria?

El mayor reto es sin duda que la IA se encuentra en continua evolución y expansión y su integración en la industria requiere de personal especializado para ello. Actualmente existe una brecha entre la comunidad especializada en IA y el personal involucrado en la industria que debe lidiar con los problemas propios de su industria.

DECENTER intenta acercar ambos perfiles de modo que la industria pueda beneficiarse de la aplicación de la IA sin necesidad de ser especialista en IA.

Existe otro reto tecnológico implícito para aplicar la metodología de DECENTER en una aplicación real de industria, las comunicaciones. Cuando se delega la computación entre dispositivos, y estos requieren de cierta velocidad de procesamiento en tiempo real, se necesita que la comunicación entre dispositivos sea rápida y segura. 

En DECENTER hemos trabajado a varios niveles: 

  1. El EDGE. Aquí no te hace falta internet para comunicarte con otro dispositivo y se considera un nivel mucho más rápido en cuanto a comunicaciones que el cloud.
  2. El cloud. Aquí sí que hace falta una conexión a internet para acceder a los servidores y normalmente se asume que es más lento que el EDGE. 

Por tanto, en general las comunicaciones es el gran challenge tecnológico que tiene esta metodología. Aquí cabría también hablar del 5G, que es otro campo en el que Robotnik está participando activamente en otros proyectos. 

 

5. Qué casos de uso han tenido más repercusión o qué sectores han mostrado interés en los avances de DECENTER?

DECENTER tiene que ver sobre todo con el procesamiento de datos, su rapidez en transmisión de datos y capacidad de computación de los mismos. Recursos computacionales. 

Todos los proyectos tienen un desarrollo en el que siempre se definen unos casos de uso para demostrar que el desarrollo es aplicable a aplicaciones reales. Al final, hay que demostrar en qué áreas de interés va a funcionar lo que se desarrolla durante el proyecto.

En nuestro caso de uso en DECENTER, los stakeholders son cualquiera que emplee robótica de logística.

Puede ser interesante para cualquier gestión de almacenes tanto por el ahorro que va a suponer para la empresa como por el salto tecnológico y productivo. 

Durante el piloto de DECENTER se probó con el RB-1 BASE, dando resultados muy atractivos. Ahora no tengo robots individuales, sino que tengo una flota de ordenadores que se ‘ayudan’ entre sí para optimizar los procesos, no sólo desde un punto de vista físico, sino sobre todo desde el procesamiento de datos y la ejecución de cada uno de ellos: si uno de tus robots se está parado cargando, puedes utilizar la computación o pc de ese robot para procesar datos del robot que sí está moviendo.

 


Aplicaciones del 5G y la robótica industrial en España

Robotnik participia en el proyecto PILOTOS 5G cuyo objetivo es impulsar y automatizar las aplicaciones 5G y la Robotica en la Industria Española.

Robotnik, Orange, CFZ Cobots, Elewit, Visyon, Aracnocóptero o Etra, son algunos de los partners que están llevando a cabo en Valencia el desarrollo de distintas pruebas piloto en torno a la tecnología 5G como parte del proyecto PILOTOS 5G. El objetivo es impulsar la automatización de los distintos sectores industriales mediante la integración de la tecnología 5G en los robots móviles colaborativos.

PILOTOS 5G está enmarcado dentro del Plan Nacional 5G, programa para el desarrollo de proyectos piloto de tecnología 5G que ejecuta la entidad pública empresarial Red.es, impulsado por el Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital y cofinanciado con el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y cuenta con un presupuesto de 10 millones de euros.

El proyecto incluye un total de 15 casos de uso desarrollados por los distintos miembros de la UTE, entre los que se encuentra Robotnik. En el acto institucional celebrado el pasado lunes 14 se pudieron dar a conocer todos ellos y se realizaron 3 demostraciones específicas, entre las que estaban los dos casos de uso en los que participa Robotnik.

 

Robótica en España y Aplicaciones 5G

Los dos casos de uso de la tecnología 5G y robotica industrial en los que participa Robotnik son:

1. Caso de uso 6: Robótica - Gestión remota de Flota de AGVs.
Esta aplicación del 5G y la robótica se implementa en dos pilotos en plantas industriales de manufactura (tanto para interior como para exteriores). El primero de ellos es FERMAX, donde los robots RB-VOGUI realizarán una tarea de aprovisionamiento de puntos de producción desde el almacén (transporte interior) y el segundo es FAURECIA, donde el robot realizará una tarea de transporte de racks de airbags. Hasta el momento se está trabajando en el diseño de los carros de transporte y en el sistema de docking de robot a carros para poder realizar el transporte, en el sistema de localización y navegación de interiores y exteriores (3D SLAM), en la interfaz de usuario y en la implementación de un gestor de flotas en la nube, que posteriormente se probará en el edge.

robot móvil

En cuanto la cobertura 5G esté disponible en el Campus de la UPV, se empezará con las primeras pruebas de comunicaciones, gestión de flota y telecontrol de ambos casos de uso, pruebas preliminares de funcionamiento y validación previas a la ejecución de los pilotos.

2. Caso de uso 7: Robótica - Inspección Remota.
El caso de robótica de inspección se centra en la inspección autónoma de subestaciones eléctricas y catenaria para FGV (Ferrocarrils de la Generalitat Valenciana). Hasta el momento se está trabajando en la configuración de sensores y fabricación del robot, en la programación y configuración del robot para esta aplicación, en la organización de una plataforma para el almacenamiento de datos y en la integración del sistema de comunicaciones 5G con el robot de inspección remota.

Partners en los casos de uso 6 y 7

Robotnik proporciona la tecnología robótica a nivel de hardware y software para los dos casos de uso. En concreto, Robotnik proporciona un robot SUMMIT-XL (inspección) y una flota de robots RB-VOGUI (Sistema de Gestión de Flotas), así como el software que incluye entre otros módulos como el gestor de flota, software embarcado para localización, navegación, gestión de misiones, HMI, etc.

Iteam es la responsable del desarrollo e integración del sistema de comunicaciones 5G basados en el hardware y software de Robotnik.

5G

Por su parte, Intel tiene un papel de colaborador de Orange en el caso de uso 6 (Gestión de flotas - AGVs) y proporciona algoritmos de computación en la nube que procesan datos obtenidos de sus sensores.
Por último, Orange es el proveedor de la red y Huawei del hardware para infraestructura.

El 5G marca el futuro de la robótica móvil colaborativa y supone un gran avance para la industria. De hecho, como ya se hablaba el pasado año, ‘la Comisión Europea publicaba una Recomendación en la que pide a los Estados miembros que impulsen la inversión en infraestructuras de conectividad de banda ancha de muy alta capacidad, incluida la 5G, que es la piedra angular de la transformación digital y un pilar esencial de la recuperación. El despliegue a tiempo de las redes 5G ofrecerá importantes oportunidades económicas en los próximos años, dado que es un activo crucial para la competitividad europea y la sostenibilidad, así como un importante elemento facilitador de los futuros servicios digitales.’ Según se lee en la web oficial.

¿Qué aporta el 5G a la robótica móvil?

Estas pruebas piloto o aplicaciones del 5G y la robótica de inspección y gestión de flotas son ejemplos muy representativos en los que la introducción de 5G va a tener un papel disruptivo. Es un marco inmejorable para validar y probar las capacidades de esta nueva tecnología, que sin duda supone innumerables ventajas para la robótica móvil colaborativa.

Lo que la tecnología 5G aporta a los robots autónomos de servicio:

  • Ancho de banda elevado: necesario para los streams de datos, vídeo y audio, tanto para telecontrol como para procesamiento en la nube o el edge.
  • Baja latencia y latencia garantizada: esto abre la posibilidad de teleoperación (y telepresencia) a niveles anteriormente imposibles. También permite el control centralizado de flotas, reduciendo las necesidades computacionales en los robots.
  • Computación en la nube: el robot no tiene por qué tener grandes capacidades de procesamiento, puede apoyarse en algoritmos de IA o procesamiento de sensores en la nube, permitiendo un producto más económico, más versátil y fácil de instalar, más barato y con menor consumo de energía.
  • Teleoperación mucho más fluida y con más calidad:

Con estos usos de la tecnología 5G y la robótica que se están desarrollando, se pretende validar las ventajas mencionadas y medir las prestaciones en casos de uso reales.


industry 4.0

Robotnik en el reciclaje de productos electrónicos (E-Waste): HR-RECYCLER

El reciclaje de residuos electrónicos (E-Waste) es actualmente la mayor amenaza para el planeta, según la Fundación Global de Reciclaje.  

De hecho, las Naciones Unidas advirtieron recientemente que los residuos electrónicos se consideran el "flujo de residuos de más rápido crecimiento en el mundo"; en realidad estamos hablando de unos 53 millones de toneladas al año (según el informe Global E-waste Monitor 2020 de la UNU, en 2019), que aumentarán considerablemente en los próximos años, incluyendo componentes tóxicos y residuos peligrosos si no se reciclan adecuadamente.

El reciclaje de los RAEE es un proceso que requiere mucho tiempo y esfuerzo, debido a la variedad de aparatos que hay que reciclar y a los diferentes componentes y materiales de los que están hechos. Ante esta realidad, las industrias no podemos quedarnos al margen. 

 

Robotnik quiere ser parte de la solución y por ello, participamos en HR-RECYCLER, un proyecto multidisciplinar que pretende mejorar la capacidad de reciclaje de los países europeos.

Colaboración humano-robot en el proceso de reciclaje de RAEE.

Una cuestión clave en los procesos de reciclaje es el recorrido de los materiales y componentes en bruto y desmontados en la planta de reciclaje. Se trata de un proceso que consume recursos, ya que los materiales y componentes se procesan en varias partes de la fábrica. En un proceso de reciclaje tipo, los dispositivos sin clasificar llegan a la planta de reciclaje en grandes camiones. Después de la clasificación, cada dispositivo tiene que ser transportado a su estación de reciclaje, donde se separa en sus componentes. Los componentes pueden separarse aún más o estar listos para ser trasladados a su destino final.

Aquí es donde entra en juego Robotnik. El transporte de materiales dentro de una fábrica tiene que hacerse de forma asequible, eficiente y segura. Además, con la llegada de la cuarta revolución industrial, los robots móviles tienen que ser capaces de operar en colaboración con los humanos, compartiendo espacio.

¿Cómo hacerlo asequible?

La asequibilidad se consigue proporcionando un robot móvil capaz de transportar las mismas cestas o cajas que ya tiene la fábrica, lo que reduce el número de cambios que hay que hacer en la fábrica.

¿Cómo hacer que sea realmente eficiente?

La eficiencia se consigue mediante algoritmos de navegación de última generación, así como algoritmos de planificación de la fábrica en general

La colaboración se consigue mediante el uso de la navegación con conciencia humana, pero también aumentando la comunicación entre el robot y el humano sobre los objetivos del robot.

La seguridad se consigue mediante la aplicación de medidas estrictas, sensores y actuadores que cumplen las últimas normas de seguridad.

Todo este esfuerzo lo dirige Robotnik hacia la creación de un nuevo robot: RB-ARES. Robotnik ha desarrollado una solución fiable que integra robots, sistemas de localización, herramientas de configuración y programación (HMI) y sistema de gestión de flotas (FMS). Estos conocimientos se integrarán en el nuevo RB-ARES, que es capaz de transportar hasta 1.500 Kg. de carga y realizar una navegación completamente autónoma.

Aplicación del robot RB-ARES en el reciclaje.

El objetivo de RB-ARES será recoger y colocar los palés EURO a nivel del suelo y dirigirlos a través de la fábrica con las características requeridas de asequibilidad, eficiencia, seguridad y colaboración con las personas. Para cumplir esta misión, RB-ARES está equipado con actuadores y sensores de última generación.

 

RB-ARES funciona con  ROS, así como con la tecnología propia de Robotnik para la navegación, la localización e interacción hombre-máquina, lo que permite una fácil configuración, programación e integración del robot en diferentes aplicaciones y sistemas de gestión de flotas, como exige la Industria 4.0. Ésta es la principal característica de los robots móviles colaborativos como RB-ARES, un robot móvil inteligente que asiste a los humanos en un espacio de trabajo compartido y apoya la optimización de los procesos dentro de la industria.

 

[1] Foro Económico Mundial. (2019). Una nueva visión circular para la electrónica: Time for a Global Reboot, (enero), 24.


dissasembly area

Como usar MoveIT para desarrollar una aplicación de manipulación robótica

El proyecto HR-Recycler, financiado por la Comisión Europea, tiene como objetivo desarrollar un entorno híbrido de colaboración humano-robot para el reciclaje de residuos electrónicos. Humanos y robots trabajarán de forma colaborativa compartiendo diversas actividades de manipulación. Una de estas tareas tiene lugar en el área de desmontaje, donde los residuos electrónicos se desmontan y sus componentes se clasifican por tipo en cajas. 

Una plataforma sencilla para aplicaciones de manipulación robótica

Para agilizar la tarea de clasificación de componentes, Robotnik está desarrollando el robot manipulador móvil RB-KAIROS encargado de coger las cajas con componentes electrónicos de las mesas de trabajo y transportarlas hasta su destino final o hasta la próxima estación de procesamiento. MoveIt es una plataforma de desarrollo de aplicaciones de manipulación robótica de código abierto, que permite desarrollar aplicaciones complejas de forma sencilla usando ROS. 

Este post expone brevemente cómo Robotnik ha utilizado MoveIt para el desarrollo de una aplicación de manipulación que se puede integrar en el robot RB-KAIROS.

dissasembly area
Figure 1: Descripción visual de la tarea Pick and Place..

Características y ventajas de usar MoveIt

A medida que se iban probando las funcionalidades de MoveIt, se puso de manifiesto lo útil que era, en las etapas iniciales del proceso, desarrollar una aplicación de manipulación robótica. Ayudó a decidir el diseño del entorno de trabajo, a determinar si el robot era capaz de desempeñar las actividades de manipulación necesarias en ese entorno de trabajo y si no era así, a modificar el entorno para conseguir el mejor desempeño.

Diseño del entorno de trabajo en MoveIt

MoveIt permite crear y simular el entorno de trabajo del robot utilizando objetos de malla 3D diseñados en cualquier programa CAD, permitiendo además la interacción entre el robot y este entorno de trabajo. 

Con MoveIt se puede planificar el movimiento del robot a cualquier posición teniendo en cuenta la situación actual de los objetos presentes en el entorno, evitando así colisiones. Pero lo más interesante es que no sólo planifica la trayectoria evitando los obstáculos, si no que además  permite interactuar con los objetos del entorno, pudiendo coger cualquier objeto del entorno e incluirlo como si fuera parte del robot a la hora de planificar la trayectoria a la posición deseada. Cualquier objeto de colisión de MoveIt puede vincularse al eslabón (link) del robot que se desee, una vez vinculados se moverán conjuntamente.

Figure 2: Planificación de escena con objetos de colisión (verde) y objetos adjuntos (violeta).

Esta herramienta ayudó a resolver desde el primer momento ciertas dudas: si el manipulador móvil era capaz de coger cajas desde una mesa con una cierta altura, a qué distancia de la mesa deberíamos colocarnos para poder coger las cajas correctamente, si había el suficiente espacio para que el robot pudiera mover el brazo y así llevar a cabo las acciones de manipulación necesarias. También sirvió para diseñar las cajas que el robot debe manipular, de forma que tuvieran un tamaño y forma adecuados para encajar en el reducido espacio disponible en el entorno de trabajo y para permitir la correcta ejecución de las tareas de manipulación. 

Planificación de movimientos con MoveIt

MoveIt incluye varias herramientas que permiten adaptar el algoritmo de planificación de  movimientos para alcanzar la posición del robot deseada usando criterios personalizables y así obtener el mejor desempeño para tu aplicación. Esto es muy útil ya que permite restringir los movimientos que el robot puede realizar para moverse de una posición a otra, que en una aplicación como la desarrollada, con un espacio de trabajo reducido donde el robot debe manipular objetos en un entorno compartido con humanos, es muy importante.

Figure 3: Planificación de la meta deseada teniendo en cuenta las colisiones con la escena..

Un requerimiento de movimiento importante es mantener las cajas paralelas al suelo al transportarlas ya que estas están llenas de componentes electrónicos a reciclar. Planificar con restricciones de movimiento es fácil en Moveit.

MoveIt permite aplicar diferentes restricciones de movimiento, las que han resultado más útiles para nuestra aplicación son las restricciones de orientación y articulación. 

  • Las restricciones de orientación:  ayudan a fijar la orientación deseada de cualquier eslabón (link) del robot. Son muy útiles cuando se desea mantener el extremo final del brazo manipulador del robot (end-effector) paralelo al suelo. En este caso sirve para mantener el end_effector, que es donde se encuentra la herramienta de succión para coger las cajas,  paralela al suelo.
  • Las restricciones de articulación: son útiles para limitar la posición de cualquier articulación del robot a un rango determinado. Y también lo son cuando se desea controlar la posición relativa de las articulaciones del robot durante el movimiento, manteniendo siempre una forma determinada. En este caso, permitió definir la posición entre el codo y hombro del brazo robótico, de forma que los movimientos que se ejecutan son más naturales y, además, se evitan configuraciones que pueden ser potencialmente peligrosas.

 

Figure 4:  Planificación de movimiento con restricciones de articulación y orientación vs sin.

Otra configuración que se puede realizar con MoveIt es modificar el algoritmo de planificación y  usar durante la planificación una configuración de espacio cartesiano o de espacio articulaciones a la hora de representar el problema de planificación que se debe optimizar.  Se puede intercambiar entre los dos espacios según la trayectoria final que se desee obtener.

  • Planificación en el espacio cartesiano (movimientos cartesianos): se utiliza cuando se desea seguir una trayectoria muy precisa con el extremo final del brazo (end-effector) donde se encuentra la herramienta. En este caso, usamos esta configuración al movernos desde la posición de aproximación a la caja hasta la posición de coger la caja y al revés. Debido a que el robot manipulador móvil debe cargar las cajas en su espalda para transportarlas, el espacio que existe es reducido y, por tanto, las cajas deben ir muy próximas, intentando evitar su deslizamiento durante el transporte y encajándose  dentro de unas bandejas. Usando una trayectoria calculada en espacio cartesiano queda asegurado que las cajas se elevan de forma totalmente vertical, evitando así enganches entre cajas y parones innecesarios, además de lograr que las cajas se queden exactamente dentro de las bandejas.
  • Planificación en el espacio de articulaciones: se utiliza habitualmente ya que permite obtener trayectorias mucho más naturales y fluidas. En este caso, se utilizó para mover el brazo de forma fluida entre diferentes posiciones que no tienen requerimientos muy estrictos de posición.

 

Figure 5: Motion Planning en espacio Cartesian vs espacio Joint.

Lo que se presenta en este post es solo un pequeño resumen de cómo en Robotnik se ha  usado MoveIt para desarrollar una aplicación de manipulación con un brazo robótico preliminar. MoveIt ofrece muchas otras herramientas que permiten desarrollar una aplicación compleja, algunas de las cuales incluyen: la integración de sensores que permiten añadir visión artificial para reconocimiento de objetos en el entorno  que se pueden importar al entorno de MoveIt, o el uso de algoritmos de deep learning para generar poses de agarre de diferentes objetos usando la herramienta instalada en el brazo manipulador.

Estas áreas serán exploradas a medida que avance el proyecto y, del mismo modo, compartidas para dar a conocer las últimas funcionalidades de MoveIt para desarrollar una aplicación de manipulación con brazo robótico.

A continuación puede ver un corto vídeo con una demostración de la situación actual de la aplicación de manipulación desarrollada instalada en un RB-KAIROS de Robotnik.

https://www.youtube.com/watch?v=JgyDB57xjDw


Bots2ReC, extracción robótica de fibras de amianto en edificios

Europa ha pagado un alto precio por el amianto, con más de cien mil muertes relacionadas con esta sustancia. Los trabajadores del sector de la construcción están al frente de la lucha por la descontaminación de amianto de edificios y pronto podrían contar con una ayuda en forma de un sistema robótico guiado por inteligencia artificial (IA).

La evolución constante y polifacética de la sociedad ha dejado intactas muy pocas industrias. En la mayoría de los sectores, se ha evolucionado hacia una mayor automatización. La mayoría, pero no todos. Un sector inamovible se ha mantenido fiel a sus costumbres: el sector de la construcción. Durante los últimos doscientos años, los trabajadores han realizado con sus propias manos las mismas tareas repetitivas, estandarizadas y físicamente extenuantes. Pero esta situación podría cambiar muy pronto gracias a proyectos como Bots2ReC (Robots to Re-Construction). La idea que subyace a Bots2ReC es sencilla: algunas tareas son demasiado peligrosas para que sean realizadas por personas, por lo que tiene más sentido que sean ejecutadas por máquinas. «Además de la exposición, algunos procesos o los materiales empleados en ellos, provocan riesgos para la salud en forma de polvo, vibraciones, ruido o sustancias tóxicas. Es precisamente para estas tareas para las que podríamos obtener grandes beneficios —y también demostrar el enorme potencial— de la automatización», comenta Tobias Haschke, coordinador del proyecto en nombre de RWTH Aachen University.

Adaptado a las necesidades del sector de la construcción

Para favorecer dicha automatización, el consorcio del proyecto primero tuvo que superar obstáculos relacionados con la naturaleza del sector de la construcción. Mientras que la mayoría de las industrias trabajan en un entorno definido, el sector de la construcción ha tenido que lidiar tradicionalmente con un entorno en constante cambio con normas y procedimientos diversos. Tal como Haschke explica: «La clave del éxito reside en el control técnico de este cambio continuo». Los avances recientes en la informática, los sistemas de almacenamiento y los sensores constituyeron los principales factores que espolearon al proyecto Bots2ReC. Estos permitieron la introducción de tecnologías. En un lapso de tres años, el equipo del proyecto desarrolló un sistema robótico capaz de gestionar la eliminación del amianto en las obras. «El robot gestiona la eliminación del amianto de manera integral y no solo pieza por pieza. Gracias a sus capacidades de IA, también está adaptado para su utilización en condiciones reales», comenta Haschke. «La IA combina un formato de datos sencillo y a medida para la representación del entorno con un complejo módulo de planificación. De esta manera, puede ofrecer un sistema escalable en términos de tamaño de la flota y se adapta automáticamente a los planos de planta disponibles». La mayoría de las pruebas de Bots2ReC se llevaron a cabo con un disco de esmerilado para representar el proceso real de eliminación del amianto. Esto ayudó al equipo a comprender y, a continuación, controlar los complejos mecanismos de esa interacción. Además, se evaluó la idoneidad del sistema para su uso en edificios de viviendas convencionales, y se probó en varios conjuntos de planos de planta y habitaciones. Los resultados son prometedores, con una accesibilidad básica que alcanza casi el 90 % de la superficie de las paredes de una vivienda convencional. Queda pendiente una comparación directa con el trabajo manual, que se llevará a cabo en la continuación del proyecto.

El mayor logro

“Para mí, nuestro mayor logro es el propio robot. Su diseño y modo de funcionamiento se adaptan a los requisitos del sector de la construcción, y su método de diseño es único. Esto queda patente en la altura de techo procesable de 3 m, que se combina a la vez con una carga útil del brazo de 20 kg y un suministro de energía continuo gracias a un sistema móvil y omnidireccional en tándem”, explica Haschke. El proyecto ya ha despertado el interés por parte del sector de la construcción, tanto por su sistema robótico completo como por sus componentes.

Aunque el proyecto Bots2ReC concluyó en noviembre de 2019, el equipo ha seguido investigando sobre los procesos de esmerilado, la lógica de planificación y la tecnología de radar. Ya existe demanda para estos, que deberían comercializarse en los próximos dos años. “Estamos especialmente orgullosos de los productos que se han descentralizado durante el proyecto y que ya están disponibles en forma de dos robots móviles, comercializados por Robotnik Automation (RB-2 BASE y Summit XL Steel), y varios sensores de radar mejorados, comercializados por indurad GmbH», señala Haschke. Gracias a su enfoque, Bots2ReC contribuirá a reducir los futuros problemas de salud de los trabajadores. No hay duda de que el coste de la tecnología será fácilmente contrarrestado por su alto beneficio social y eficiencia económica. Además, el proyecto podría adaptarse para eliminar otros productos peligrosos, como la pintura con plomo.


BADGER, el robot subterráneo y autónomo

Robotnik participa en el proyecto BADGER, cuyo objetivo es el diseño y desarrollo de un sistema robótico subterráneo autónomo. El robot que será capaz de perforar, maniobrar, localizarse, mapear y navegar en el espacio subterráneo y estará equipado con herramientas para la construcción horizontal y vertical de redes de pozos y tuberías.

El sistema robótico realizará tareas como construcciones sin zanjas, instalaciones de cableado y tuberías, investigaciones geotécnicas, instalaciones de riego a gran escala, operaciones de búsqueda y rescate, y aplicaciones de defensa.

Robotnik será el el encargado del diseño del sistema robótico y el desarrollo del hardware, además de la integración general del sistema. Concretamente, esta tarea se centrará en la integración de las principales unidades de locomoción, propulsión y dirección.


robotics in food industry

La viticultura de precisión da un paso más gracias al proyecto Vinbot

El proyecto europeo VINBOT, basado en la viticultura de precisión, acaba de finalizar después de tres años de intenso trabajo.

El robot de VINBOT está basado en la plataforma autónoma móvil SUMMIT XL y el principal objetivo del mismo es optimizar la gestión del rendimiento y la calidad del vino.

Ello ha sido posible gracias a la amplia sensorización de la que está dotado el robot y que le ha permitido capturar y analizar imágenes de viñedos y datos en 3D mediante el uso de aplicaciones de cloud computing.

VINBOT surge como respuesta ante la necesidad de impulsar la calidad de los vinos europeos mediante la aplicación de la viticultura de precisión. El proyecto, que ha finalizado exitosamente, va a permitir a bodegas y viticultores poder realizar predicciones precisas del rendimiento de sus viñedos. Una vez realizado esto se podrá organizar favorablemente tanto la producción como la comercialización de los vinos.

https://www.youtube.com/watch?v=DZXmBPOiEfQ