Los robots de la segunda generación
Sensores y ordenadores más potentes permitirán a las máquinas hacer tareas mucho más complicadas
Con la base de unas -pocas- experiencias tras de sí en la construcción de los robots de primera generación, meros brazos manipuladores, los investigadores españoles inician ahora una nueva etapa, acuciados por la necesidad de que en España no se pierda un nuevo tren, el de la automatización industrial, que supone la entrada de lleno de la informática en la producción. Se incorporan así a las corrientes internacionales de investigación que buscan aplicar nuevos y sofisticados sensores a los robots para dotarlos de inteligencia, aunque ésta sea solamente la llamada inteligencia artificial.
En España, el peso de la investigación en este campo lo llevan los equipos de universidades y centros públicos de investigación cuyo número tampoco alcanza todavía el deseable. "Es un poco extraño, pero somos los universitarios, los científicos, los que estamos en este tema", señala Darío Maravall, que participa en un ambicioso proyecto de visión artificial. "Las empresas apenas se han enterado todavía de la potencialidad de este campo, de lo interesante que es para un país disponer de esta tecnología desarrollada en el propio país, que es la única forma de que se pueda aplicar bien en la industria nacional".En esta segunda etapa, en proyectos de robots de segunda generación, se pretende dotar de cierto grado de inteligencia a estas máquinas utilizando el grado de desarrollo actual de la microelectrónica, la informática y la inteligencia artificial. Es un campo multidisciplinar donde trabajan especialistas de varios campos, en el que es necesario un importante aparato matemático y donde la programación o soporte lógico software) constituye un aspecto fundamental, puesto que el verdadero cerebro es un ordenador y el robot en sí no pasa de ser un mero apéndice.
"Cada empresa que desea automatizarse tiene sus propios problemas, que hay que resolver in situ", comenta Maravall. "Un sistema de robotización connercial importado de Estados Unidos, por ejemplo, no puede nunca resolver los problemas adecuadamente. Entonces, las empresas extranjeras venden sistemas llave en mano, y luego son necesarias modificaciones del software, continuas revisiones, cursos de formación. Todo eso es dinero que se lleva la empresa extranjera, cuando se podría hacer en España, aunque sea a partir de máquinas ya existentes en el mercado".
En la actualidad son ya muchas las personas e instituciones -oficiales o no- que se han dado cuenta, de la importancia de la robótica para la inclustria española y que la potencian de diversas formas, aunque el número de investigadores y empresas implicados en el tema sea todavía muy escaso. La Fundación Ramón Areces, por ejemplo, acaba de dedicar más de 40 millones de pesetas a dos proyectos de investigación relaciona dos con la robótica, que es una de las líneas fundamentales seleccionadas por la citada fundación para el apoyo a la investigación científica.
Eugenio Andrés Puente, director de uno de los proyectos, explica: "Todos los datos indican que gran parte de las empresas españolas tiene que automatizarse o cerrar. No hay otra solución frente a la competencia extrarijera". El equipo de Puente, que es jefe del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid, lleva varios años dedicado a este tema y ha construido un robot de ensamblado completamente español, basado en una concepción japonesa, con cuatro grados de libertad, una gran precisión y un precio relativamente bajo cuando se comercialice.
El ensamblado es el campo de moda en la investigación en robótíca y donde existe una verdadera carrera por dominar la tecnología. Los robots utilizados en la actualidad para pintar carrocerías de coches y otras aplicaciones similares no sirven para el ensamblado. Sin embargo, el ensamblado de piezas representa el 50% del trabajo de una cadena de producción, el 40% del coste total de¡ producto, y emplea al 17% de los obreros de una fábrica, como término medio. Mientras que la mecanización de piezas ya se encuentra muy optimizada, el ensamblado lo está todavía muy poco, y se piensa que
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Viene de la página 24optimizarlo mediante la automatización puede bajar el precio del producto en un 30% o un 40%.
Para conseguirlo, se empiezan ya a diseñar los productos a fabricar en función del ensamblado por robots. A un robot le resulta muy difícil poner un tornillo, por ejemplo, y estas piezas llevarán muy pocos tornillos, tendrán los puntos de fijación o soldadura en el mismo sitio, aunque se trate de piezas distintas, etcétera.
Un sistema de visión artificial
En este mismo campo se aplicará el sistema de visión artificial que está desarrollando el equipo dirigido por Luis Jáñez Escalada, catedrático de la facultad de Psicología de la universidad Complutense y director del segundo proyecto. "Este sistema pretende dotar de visión a los robots para operaciones de ensamblado y también de control de calidad. Los robots actuales pueden pintar chasis, pero no montar las piezas de un circuito
Esta información, en la que figuran datos como el centro de gravedad de la pieza y su clasificación, es llevada a un robot de manipulación, que coge cada pieza en la secuencia debida, la sitúa en una máquina herramienta para su mecanizado, en un almacén para esperar su turno, o en un almacén especial en caso de piezas defectuosas. Una vez mecanizadas, las piezas vuelven a la cadena para pasar a una célula de ensamblado, donde robots de ensamblado (en fase de desarrollo) las montan.
Todo este proceso está gobernado por un ordenador que dispone de programas para la adquisición de datos de la cámara, procesamiento de imágenes, segmentación, cálculo del tipo de piezas y de su orientación y posición, gestión subóptima del sistema en su conjunto y comunicación con los robots.
La fase siguiente de este proceso es el objetivo del programa presentado a la Fundación Ramón Areces. Se trata, explica Puente, de dotar al robot ensamblador, en este caso el DISAM-E65 desarrollado en el mismo laboratorio, de diversos sensores que le proporcionen grados de inteligencia. Entre estos sensores está uno de esfuerzos, otros de tacto y proximidad, y sensores de visión, que pueden ir acoplados al brazo manipulador o no. Como consecuencia, es preciso modificar los sistemas originales de control y operativo del robot para poder tratar en forma inteligente (por realimentación continua) la información facilitada por los sensores
En la actualidad, los robots, en su mayor parte, no funcionan con este tipo de realimentación, sino que lo hacen por lo que se ha de nominado un poco incorrectamente aprendizaje, un método que ya resulta rudimentario. Al principio de su puesta en funcionamiento para determinada tarea, el brazo del robot es guiado manualmente a lo largo de la trayectoria que deberá seguir para realizar su trabajo, y todos los puntos de esta trayectoria quedan almacenados en su memoria, de forma que puede repetirla indefinidamente. Cuando, por ejemplo, dos robots funcionan simultáneamente, una parte muy complicada de programar es la exclusión de posibles colisiones entre los dos.
El proyecto sobre visión artificial dirigido por Luis Jáñez tiene un carácter muy amplio y pretende desarrollar un sistema de visión artificial lo más inteligente posible, en el que se incluirán procedimientos utilizados por el sistema visual humano. En él colabora un grupo de psicólogos encuadrados en el departamento de Psicología Matemática de la universidad Complutense, donde se siguen desde hace varios años investigaciones sobre visión humana y procesamiento de imágenes, y un grupo de ingenieros de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de Madrid, encabezados por Darío Maravall. El proyecto pretende en principio obtener un criterio espacial para determinar las regiones del campo visual que contengan información relevante, y un criterio frecuencial para diseñar algoritmos que relacionen a qué nivel de resolución se analizan las regiones de interés preferencial.
Otra característica del sistema es conseguir un filtrado previo de la imagen, con filtros que se diseñarán siguiendo las directrices de los sistemas de visión humana. El procesamiento de las distintas bandas de frecuencia espacial será independiente, con lo que se podrá analizar una imagen a diferentes niveles de detalles, y estos niveles se podrán seleccionar según cada aplicación concreta.
El sistema permitirá la detección de un objeto a partir de la distribución angular de energía en su espectro de Fourier y pretende conseguir información tridimensional de la imagen que contempla el robot basados en los algoritmos del sistema de visión humana para visión estereoscópica. Los responsables del proyecto señalan que esta característica resulta ambiciosa y necesaria para aplicaciones industriales, ya que hasta el momento el reconocimiento de formas que existe en la robótica comercial es sólo bidimensional.
Otra característica del programa es que pretende utilizar un espacio de rasgos muy general, lo que implica que este sistema de visión artificial podría ser utilizado en aplicaciones muy diversas, superando las dificultades más comunes de los sistemas de visión artificial actuales, que sólo son capaces de hacer un reducido número de tareas en un entorno que admite pocas variaciones.
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