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Entrevista a Ángel Soriano, director de proyectos de I+D en Robotnik

Ángel Soriano es director de varios de los proyectos de I+D en Robotnik Automation, la empresa española líder en robótica móvil colaborativa.

Desde hace más de 5 años, Ángel, doctor en Automática, Robótica e Informática Industrial, se encarga de la elaboración de propuestas, el desarrollo y la dirección de diversos proyectos europeos H2020.

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En esta charla nos cuenta algunas de las novedades de la investigación en el campo de la robótica móvil o la estrecha relación que existe entre el trabajo en I+D y la fabricación de los robots y manipuladores móviles en Robotnik. Así es cómo la robótica móvil colaborativa está aportando soluciones en la actualidad.

Proyectos de I+D

P. En Robotnik dedicáis gran parte de vuestros esfuerzos al trabajo en Investigación y Desarrollo mediante proyectos que precisan soluciones de robótica móvil. ¿Qué valor consideras que aportan al sector de la robótica los proyectos de I+D?

R. Estos proyectos juegan un papel decisivo para el sector e impulsan la investigación desde los dos puntos de vista más importantes: por un lado, la parte investigadora que es quien desarrolla la tecnología más allá del estado de la misma y, por otro lado, se implica directamente la industria o parte interesada en aplicar dicha tecnología en cada caso de uso concreto.
Esta sinergia, creada desde el principio del proyecto, dirige y orienta la investigación hacía resultados que son tangibles, demostrables y aplicables para la industria e interesantes para la seguir evolucionando en el sector de la robótica móvil autónoma.

P. En este momento, ¿cuáles son los proyectos de I+D europeos que coordinas dentro de Robotnik?

R. En Robotnik estamos involucrados en unos 30 proyectos de I+D de distinta naturaleza donde nos encargamos principalmente del desarrollo de las plataformas robóticas y la tecnología relacionada con ellas.  Yo personalmente, participo en el desarrollo de varios de los proyectos que Robotnik tiene abiertos, la mayoría de ellos son proyectos europeos dentro del marco H2020, pero me encargo de coordinar 4 de ellos:

FASTER: el objetivo es abordar una serie de desafíos que surgen en situaciones de peligro para los equipos humanos que trabajan en emergencias. Se trata de un proyecto orientado a ofrecer y aplicar nuevas tecnologías como robots aéreos y terrestres para operaciones de rescate llevadas a cabo por equipos de emergencia en casos como terremotos, inundaciones o edificios clausurados.

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RB-CAR | FASTER

ODIN: este proyecto está orientado a la integración de tecnologías para servicios en hospitales, principalmente a través de la Inteligencia Artificial. Aquí los robots móviles autónomos prestarán servicios desde apoyo a logística hasta interacción con pacientes y personal.

BACCHUS: hemos percibido cómo la incorporación de la robótica móvil a la agricultura ha tenido un importante avance en los últimos años. BACCHUS busca la automatización de la vendimia selectiva de alta precisión mediante robótica de manipulación móvil, intentando imitar la misma mecánica que realiza un operario, es decir, utilizando dos brazos coordinados para su recogida.

ODYSSEUS: es uno de los proyectos más recientes en los que hemos entrado y está en una fase muy inicial todavía. Se trata de un proyecto de seguridad orientado a la detección de gases o elementos con alto grado de explosividad mediante el uso de UGVs sensorizados específicamente para ese fin.

P. En todos estos proyectos juegan un papel clave los robots móviles autónomos. Háblanos sobre alguno de los robots de Robotnik que participan y qué aportan exactamente.

R. El RB-CAR en FASTER es un vehículo orientado para operaciones de rescate en exteriores que puede navegar de forma autónoma por GPS para explorar áreas desconocidas. Tiene también la capacidad de crear a tiempo real un mapa 3D del entorno y un streaming de los distintos sensores que incorpora -cámara térmica, estéreo cámara o Lidar 3D- al puesto de control donde se encontraría el operario del vehículo. Además, tiene cabida para dos tripulantes y puede ser conducido manualmente.

Una de las funcionalidades es que el vehículo guarda inicialmente una posición GPS segura, donde se instalaría el puesto de control, y puede ser conducido mientras se testea el entorno. Una vez se encuentra algo de interés, el conductor se baja del vehículo para atender la situación en cuestión y puede enviar al robot autónomo de vuelta a la posición segura donde comenzó. Es decir: hacer de vehículo mula transportando materiales de un punto a otro.

El SUMMIT-XL es otro de los robots autónomos que participan en FASTER.  Al ser un vehículo más pequeño que el RB-CAR, está orientado a exploración en interiores, aunque también se ha utilizado en escenarios exteriores. El SUMMIT-XL ofrece también navegación autónoma por GPS y mapping 3D al mismo tiempo que envía el vídeo streaming de las cámaras Térmica y RGB orientable que incorpora. 

SUMMIT-XL
SUMMIT-XL | FASTER

En ODIN utilizamos la plataforma RB-1 BASE. Es uno de los robots móviles para interiores encargados de desplazarse de manera autónoma por el hospital para transporte de mercancía, monitorización de instrumentos o interacción con personal.

También tenemos el robot RB-VOGUI XL en BACCHUS que es un robot bi brazo, el RISING en ODYSSEUS

P. Comentabas que desde 2002 Robotnik ha formado parte de más de 60 proyectos de investigación a nivel europeo. ¿Cuáles son los principales desafíos a los que se enfrenta la robótica/manipulación móvil en estos proyectos I+D?

R. La robótica autónoma avanza en la medida que lo hace su contexto tecnológico. Ahora mismo estamos en un momento súper interesante en el que el 5G, la Inteligencia Artificial, la realidad aumentada o la navegación 3D, por ejemplo, permiten importantes progresos para la robótica.
En mi opinión, estos son los 3 desafíos principales a los que nos enfrentamos en el desarrollo de los proyectos:

  • Los entornos dinámicos e impredecibles. Es uno de los factores más críticos a la hora de ofrecer una solución aplicable a distintos escenarios o casos de uso. Aquí, la robótica móvil va de la mano de la IA.
  • La tecnología sensorial avanza rápidamente pero aún no ofrece soluciones con la precisión que se requiere para algunas aplicaciones.
  • La brecha de la transición de la tecnología entre la comunidad de investigación y los usuarios finales. Es complicado hoy en día ofrecer productos o resultados de estos proyectos que estén al alcance del conocimiento y usabilidad de un usuario no experto en la materia. Aún queda mucho para relajar la diferencia de uso entre el proveedor tecnológico y el usuario final.

Por sectores

P. Las aplicaciones de robótica colaborativa se han convertido en un factor determinante para el crecimiento de las empresas en diferentes sectores. Por ejemplo, ¿Cuál es la contribución de la robótica en el sector de la logística?

R. En la logística de interior, la organización autónoma de los almacenes y el transporte interno de mercancías está a la orden del día. Además, la innovación radica en que los vehículos móviles que antes se movían por un carril fijo, dentro de una cadena de montaje, por ejemplo, los Vehículos Guía Autónomos (AGV por sus siglas en inglés), ahora son Vehículos Móviles Autónomos como los que desarrolla y fabrica Robotnik, por lo que pueden moverse libremente por el suelo, pudiendo modificar su trayectoria y ofreciendo una mayor flexibilidad. Esto significa que el cliente no necesita modificar el entorno o instalar nada en particular para ello.

RB-1 BASE

En este campo, la flota de robots heterogéneos que pueden coordinarse de forma autónoma entre sí para realizar tareas de forma óptima, es una de las investigaciones más en boga actualmente.

Uno de los robots más populares orientados a entornos de interior es el RB-1 BASE. Un robot diferencial que puede navegar de forma autónoma moviendo estanterías o mercancías de hasta 50 kg de carga útil.

En la logística de exteriores es donde encontramos los mayores avances en los últimos años en cuanto a aplicación de robótica móvil. Podemos ver ya en funcionamiento aplicaciones orientadas a la última milla -como AUDERE- con robots autónomos que transporten mercancías o paquetes durante la última parte de la ruta o los trayectos cortos para tareas como recoger la basura, entregar paquetes, recoger frutas…

La plataforma RB-VOGUI es uno de los robots móviles más utilizados en logística exterior. Puede navegar de forma autónoma y, con un brazo manipulador montado en la parte superior de la base, está capacitado para interactuar con objetos del entorno, recogiendo basura del suelo o muestras de interés. 

Hay otros temas como el transporte de mercancías por carretera, en los que todavía queda camino por recorrer, aunque es cierto que la investigación está trabajando en ello, por lo que en un futuro próximo se obtendrán resultados con seguridad.

AUDERE
RB-VOGUI | AUDERE

 

P. ¿Y qué hay respecto al sector de seguridad y defensa?

R. En este caso, la robótica trata de ofrecer herramientas que mitiguen los peligros a los que se enfrentan las personas que trabajan en estos sectores con dos ideas principales. Por un lado, mandar al escenario crítico primero al robot que al humano básicamente porque así, si algo sale mal, afecta al robot y no para el humano. Y por otro lado, trabajar en la zona afectada intentando no contaminarla.

 

P. También nombrabas antes los grandes avances que se han experimentado en el sector de la agricultura.

R. La automatización en el sector agrícola no es realmente nueva, hay muchas máquinas grandes, camiones, tractores con maquinaria especializada en la recogida de frutas y verduras.

Pero los resultados de estas máquinas no se pueden comparar con el trabajo realizado por los operarios que están especializados en el campo. El operario sabe sólo con mirar la fruta, si está lista para ser recogida o si necesita más tiempo para estar más madura. O qué uva es la mejor para la producción de vino.

Por eso nace la agricultura de precisión en la que la robótica ofrece muchas ventajas.
Aparte de las ventajas obvias como trabajar sin supervisión humana o trabajar de noche, la idea principal es proporcionar a los robots autónomos la capacidad de identificar, como hacen los humanos, la mejor opción para actuar con el entorno.
Como decía antes, dentro del proyecto BACCHUS, el RB-VOGUI XL monta dos brazos manipuladores para vendimiar de forma autónoma como lo haría un humano. Utilizando un brazo como la mano que tiene las tijeras y corta el racimo y en el otro el efecto final que tiene que actuar como una mano, recogiendo todo el racimo.

RB-VOGUI XL | BACCHUS

Ángel Soriano ha participado, expuesto y defendido artículos en diversos congresos nacionales de robótica como las Jornadas de Automática anuales organizadas por la Comisión Española de Automática (CEA), e internacionales como en la IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) o en The World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC), entre otras. Autor de capítulos de libro en Advances on Practical Applications of Agents and Multi-Agent Systems y Distributed Computing and Artificial Intelligence. Autor y coautor de diversos artículos publicados en revistas internacionales de alto índice de impacto como Robotics and Autonomous Systems, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics o Sensors. Ha sido investigador en la Universidad Politécnica de Valencia durante más de 5 años, asociado a varios proyectos de investigación del plan nacional del Ministerio de Economía y Competitividad. Ha sido técnico superior en el Laboratorio de Robótica del Instituto de Automática e Informática Industrial de la Ciudad Politécnica de la Innovación y ha sido profesor asociado al departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad Politécnica de Valencia durante más de 2 años.


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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.