La robótica avanzada busca el mercado de masas

En su día, la informática permitió al sector de la robótica industrial dar un salto muy significativo en lo que se refiere a control de máquinas y equipos de automatización. La construcción de brazos robóticos abrió las puertas a nuevas aplicaciones de la ciencia robótica, como la ingeniería civil o el campo médico asistencial. El progreso de la informática ha permitido dotar a los robots de mayor capacidad de control, de modo que en la actualidad, se está desarrollando una robótica de servicio que se extiende a ámbitos como la agricultura, la exploración, la limpieza, la cirugía o el rescate. El siguiente eslabón de la cadena es el robot personal, que a pesar de su presencia en el cine y en las novelas de ciencia ficción desde hace casi medio siglo, sigue sin llegar al ámbito doméstico.

La industria necesitó autómatas rápidos y precisos, y los tuvo, la sociedad del bienestar parece demandar humanoides (o, agotados los ámbitos de la electrónica de consumo y otros sectores demasiado trillados, se hace necesario generar una nueva necesidad para que el mercado siga su curso…), y muchos son los investigadores que trabajan con ahínco en incrementar la autonomía de los que serán nuestros nuevos compañeros de trabajo, niñeras o mayordomos. Sistemas de posicionamiento para una navegación segura, nuevos sistemas de visión, sistemas cognitivos basados en la función del objeto en lugar de en sus dimensiones, dotación de capacidad de aprendizaje, autonomía en la toma de decisiones… Todo para hacer realidad ese ciberfuturo que nunca llegó.

En cualquier caso, se atisban nuevas oportunidades de negocio para las empresas del sector, con el nacimiento de lo que ha venido a llamarse ‘robótica avanzada’, de aplicación tanto industrial como en servicios, asistencia personal, incluso ocio; una industria de, y con futuro.

Las inversiones en investigación están centradas y empecinadas en impulsar a toda costa el desarrollo de la robótica de consumo. ¿Y qué pasa con la robótica industrial?, ¿es que la industria está servida? o ¿acaso el ocio es más rentable?

La industria necesitó autómatas rápidos y precisos, y los tuvo. La sociedad del bienestar parece demandar humanoides y muchos son los investigadores que trabajan con ahínco en incrementar la autonomía de los que serán nuestros nuevos compañeros de trabajo, niñeras o mayordomos

El sector opina...

Juan Carlos Arenas, director comercial de ABB responde así a nuestro cuestionario telegráfico

¿Cuáles son las tendencias del sector de la robótica industrial y las innovaciones más significativas?

La tendencia de la robótica es desarrollar robots más competitivos, con menos consumo, menor tamaño, menor coste, mejores prestaciones y con gran capacidad de comunicación.

Las innovaciones más significativas son controlar con un solo controlador varios brazos mecánicos, manipulación de grandes cargas, autodiagnosis y control remoto a través de internet.

Cite alguna aplicación sorprendente en robótica industrial.

Hay muchas relacionadas con el sector de la alimentación; desde el robot ordeñador de vacas, hasta el robot carnicero que descuartiza un cerdo con precisión cirujana.

¿Qué cosas se pueden hacer hoy gracias a los robots industriales que no pudieran hacerse hace una década?

Hacer multifunción con varios brazos mecánicos (mover una pieza entre varios robots), manipulaciones con visión en 3-D, manipular objetos con 10G de aceleración...

Cite y describa una herramienta robótica que haya supuesto un antes y un después en algún sector industrial.

El desarrollo del robot de estructura paralela ha supuesto un gran salto en el sector del envasado, montaje y picking.

Volviendo a la industria automovilística, el gerente de la asociación AER-ATP comenta que “el sector del automóvil se encuentra muy estabilizado y no hay previsiones de nuevas factorías, ni lanzamientos con grandes expectativas”. Nuestro interlocutor nos confirma que “aunque la robótica industrial tendrá sus avances, en la línea de mayores velocidades de carga, sistemas de visión en los aparatos manipuladores; la posibilidad de manejar cargas más pesadas, el futuro de la robótica se está focalizando en medicina quirúrgica, asistencia y servicios domésticos”. Por de pronto, el sector de la automoción no lidera ya el número de unidades instaladas y se queda en el 46,5 por ciento de las mismas, lo que significa un descenso de 8 puntos en relación al ejercicio anterior. Por otra parte las cifras constatan que la soldadura deja de ser la aplicación más utilizada, con algo más del 36 por ciento, siendo superada por la manipulación, que representa ya más del 46 por ciento de las unidades incorporadas en el ejercicio. Destaca el notorio incremento del sector alimentación y bebidas, que aumenta su parque en un 44,5 por ciento y representa cerca del 20 por ciento del total de unidades instaladas en el año.

El número de unidades vendidas en 2007 ascendió a 2.515, cifra que viene repitiéndose por tercer año consecutivo. La cifra total de robots instalados era, a cierre del citado ejercicio, de 27.701 unidades, siendo el crecimiento global del parque de robots instalados en España, del 9,6 por ciento.

• Desarrollar nuevos sistemas de manipulación y agarre: brazos más flexibles, más rápidos, con relaciones de fuerza-peso 1:1 frente a las 1:10 actuales, lo que obligará a aplicar nuevos materiales más ligeros y resistentes, y motores más pequeños y potentes.
• Desarrollo de sistemas de agarre autoconfigurables.
• Desarrollo de sistemas multi-robot que cooperen en los sistemas de fabricación, y que en muchos casos puede suponer la modificación de los sistemas de transporte.
• Desarrollo de sistemas de fabricación en los que los robots cooperen con los trabajadores, lo que obliga a desarrollar sistemas más seguros que permitan a robots y operarios trabajar en los mismos escenarios. En este sentido se tenderá a ver el robot como un co-trabajador que pueda ser integrado como un agente más en el centro de trabajo.
• Programación flexible de los robots basada en la información de los sensores y no en secuencias preestablecidas, lo que permitirá una fabricación más flexible y adaptable a nuevos procesos de fabricación.
• Desarrollo de interfases avanzadas que permitan una programación y manejo de robots de forma más sencilla, incluida la comunicación por voz y gestual.
• Desarrollo de métodos para la integración rápida y flexible de los diferentes componentes del proceso de fabricación: máquinas herramientas, robots, alimentadores, sistemas de transporte, etc.
• Desarrollo de sistemas de planificación inteligente para obtener ciclos de producción más cortos, tiempos de puesta a punto menores, y sistemas flexibles reconfigurables.
• Mejoras en las tecnologías de los sensores, incrementando la resolución, velocidad, precisión, incorporación de inteligencia, herramientas de diagnóstico y unidades de procesamiento.
• Métodos de detección de fallos y recuperación en cada nivel jerárquico que incrementarán la robustez y flexibilidad de los sistemas de producción.
• Desarrollo de robots con sistemas de control abierto, escalable, distribuido y estandarizado que permitan su integración a través de redes de comunicación en el entorno industrial.

Los investigadores en robótica españoles vienen teniendo tres salidas posibles. Una, incorporarse a algún proyecto europeo. Dos, trabajar para proyectos de la Administración. Algunos, los menos, realizan desarrollos para la industria. Resulta que los centros de investigación españoles, dependientes básicamente, de organismos públicos, tienen en sus laboratorios un verdadero arsenal de robots de todos los tamaños y formas que, de poder hacerlo, reflexionarían aproximadamente así: “ahora que me han creado, ¿quién me va a fabricar? y ¿quién me venderá?”. El panorama es el siguiente: existe un sector/consumidor con una necesidad y un producto idóneo para cubrirla; un producto de altas prestaciones, con funciones innovadoras, que dan solución a problemas concretos, con campos de aplicación perfectamente definidos… Son numerosos los ingenios disponibles para la industria, novedosos desarrollos preparados para ser utilizados. Por ejemplo, para la industria petrolífera y gasística la Universidad Politécnica de Madrid ha desarrollado un robot de reducido tamaño, en forma de ‘gusano’ articulado, que podría recorrer una tubería y realizar trabajos de inspección, limpieza, etc., que sería de gran utilidad para las empresas de esos sectores. “Lo que ocurre -nos explica Ramón Galán, catedrático de Automática de la UPM- es que faltan empresas que apuesten por esos desarrollos y los comercialicen, empresas que se arriesguen a ofertar un producto, por ejemplo en una feria, sin tener una cartera de clientes”.

Según los profesionales consultados, al ser la robótica una tecnología transversal y la principal característica del robot su flexibilidad para desarrollar diferentes tipos de tareas, van a ser todos los sectores productivos los que encontrarán en la robótica un valor añadido que marcará la diferencia. “La robótica -afirma Galán- puede ser uno de los productos que España podría desarrollar y exportar de forma competitiva a Europa, Japón y EE.UU. El esfuerzo inicial debe ser de la Administración e inmediatamente de la industria nacional”.

Hoy por hoy, según Carme Torras, profesora de Investigación en el Instituto de Robótica e Informática Industrial, el asunto aún está verde en materia de transferencia de conocimiento entre universidad y empresa. “Hacer cosas interesantes con empresas de aquí no es fácil. A menudo nos plantean problemas muy concretos a resolver a cortísimo plazo, y abordarlos sería entrar en competencia con las ingenierías. Nuestra misión es hacer investigación puntera”, asevera Torras.

Por otro lado, entrar en el mercado de consumo supone para las empresas de robótica una excepcional oportunidad de negocio, y las compañías punteras ya han diversificado sus desarrollos, creando dos líneas de investigación: una industrial y otra de servicio.

El incremento de personas de edad avanzada en las sociedades occidentales va a impulsar la demanda de robots de asistencia personal en el hogar. Estos robots ofrecen una comunicación multimedia con el usuario, controlan los electrodomésticos de la casa, lleva el plan de compras o sirven de guía en la casa. Los pocos productos que se comercializan en la actualidad son unidades móviles que no tienen aspecto humano. También se han realizado ya numerosos robots asistenciales para personas discapacitadas. En este sentido, la robótica ofrece beneficios sociales resolviendo problemas cotidianos y mejorando la calidad de vida de los ciudadanos mediante la reducción de las horas de trabajo y de los riesgos laborales.

La robótica avanzada ha salido de las líneas de producción y entre los novedosos campos de aplicación y, por tanto nuevos mercados que se abren para el sector, se encuentra por ejemplo el de la construcción, con un nivel de automatización de los más bajos entre los sectores productivos. Se está trabajando para acercar la construcción a la industria manufacturera, para lo cual es imprescindible tratar los edificios como elementos fabricados en serie. La prefabricación será fundamental y la construcción de edificios modulares de alta calidad y bajo coste constituye uno de los objetivos prioritarios de la investigación en este campo.

La agricultura, aunque cuenta con un aceptable nivel de automatización, tiene el reto de introducir soluciones de robótica avanzada en aplicaciones poco automatizadas como los cultivos de frutas y verduras, que hoy necesitan uso masivo de mano de obra.

En la industria de la alimentación crece la necesidad de mayores niveles de flexibilidad en su automatización para rentabilizar las instalaciones produciendo productos distintos en la misma factoría, sin efectuar paradas innecesarias.

Y por supuesto, la medicina, donde se requiere una alta seguridad operacional. Ahí está el famoso brazo quirúrgico Da Vinci, un sistema robotizado que representa uno de los grandes avances de la ingeniería robotizada en aplicaciones médicas.

La industria naval, que demanda la inspección automática de los cascos de los barcos, o la robótica espacial, que tiene su máximo exponente en la exploración planetaria mediante robots móviles, son otros ejemplos de campos de aplicación y de oportunidades para la industria robótica.

En cualquier caso, la nueva robótica da un paso más allá en las operaciones automatizadas; la máquina se desplazará en entornos no estructurados y para ello debe ser capaz de interactuar y relacionarse con su entorno, bien sean personas u otras máquinas. Y eso lo cambia todo.

El futuro nos depara nuevos escenarios industriales impensables hoy y que pueden ser una realidad a medio plazo; una perspectiva que cobra un impulso renovado especialmente en estos momentos, en los que el debate sobre cómo reinventar la gestión de los recursos y su circulación, está más presente que nunca

En los próximos años la robótica avanzada deberá abordar algunos retos básicos para ‘poblar’ la sociedad de robots de servicio. A diferencia de la robótica industrial tradicional, en la que el objetivo es la repetición de una misma tarea, la robótica de servicios debe tener mayor flexibilidad, pues la máquina debe aprender a realizar tareas. Y es aquí donde surge el concepto clave que para algunos expertos marca la diferencia entre qué es y qué no es un robot: la autonomía. “En el momento en que el robot deja de repetir siempre la misma acción y tiene un componente por minúsculo que sea, de reacción ante la incertidumbre de situaciones no programadas y va, de algún modo 'tomando decisiones', esa pequeña línea es la que marca la frontera entre el robot y el no robot”, señala Davide Faconti, director general de Pal Technology.

Otro factor fundamental viene determinado por el entorno. En la industria el entorno es estático y definido; es precisamente el entorno el que se acomoda y acondiciona a la medida del robot. El robot social tiene que trabajar en ambientes dinámicos y que no están hechos a la medida del robot y por lo tanto, es la máquina la que debe adaptarse al entorno. Percibir el entorno va a requerir sofisticados sistemas, especialmente en el desarrollo de visión por computador, medio éste que está todavía lejos de conseguir una capacidad de interpretación de escenas suficiente para dotar al robot de la información adecuada para actuar inteligentemente en entornos “no específicamente preparados para la operación robotizada”, tal como explica Alicia Casals, del departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial del CREB, de la Universidad Politécnica de Cataluña.

No hay estudios que lo corroboren en la práctica pero, en teoría, la explicación que aducen los desarrolladores de robots humanoides es que como los humanos desarrollamos nuestro entorno en función de nuestros cuerpos, el robot con forma humana se adapta mejor a dicho entorno. Cuanto más se parezca al humano, en proporciones, le será más fácil moverse bien en entornos humanos. La forma humana sirve para que pueda manejar herramientas, subir escaleras, pulsar un interruptor o abrir una puerta.

Pero hay otra explicación, y es que si la máquina debe convertirse en un acompañante o un mayordomo, en fin, para entrar en un mercado masivo, debe buscarse que al consumidor le sea fácil relacionarse con él porque, como apunta Carme Torras “a la gente le cuesta relacionarse con una máquina”. Si la máquina tiene apariencia humana y, además, emotividad, se facilita su aceptación. Sobre esta cuestión, Torras nos cuenta que “ahora se intenta emular la emotividad en los robots, de manera que, si tienes un mal día el robot te tratará de una determinada manera y si tú estas emocionado él corresponderá y se mostrará contento. Esto tiene mucho gancho” -concluye-.

Al hilo de esta cuestión, resulta interesante observar cómo cada zona del mundo enfoca sus líneas de trabajo desde distintas perspectivas. Por ejemplo, Japón se ha especializado en la parte mecánica de la robótica; ahí está Asimo, el humanoide fabricado por Honda, capaz incluso de subir escaleras…, y orienta las investigaciones hacia la creación de robots con aspecto y movimiento más humano, y con fines sociales. En Europa la investigación se focaliza en los sistemas cognitivos. “Se buscan soluciones inspiradas en la biología pero adaptada a los medios tecnológicos artificiales que tenemos”, explica Carme Torras. Aquí el campo es muy amplio, y cada grupo de trabajo aborda la cuestión desde diferentes puntos de vista. Una de las líneas es la creación de mentes artificiales; existen varios programas en Europa que intentan copiar la mente de pequeños mamíferos. El profesor de Cibernética de la Universidad de Reading, Kevin Warwik, ha explicado en recientes declaraciones que se está cultivando tejido neuronal de rata para aplicar a la robótica, de manera que existirá un híbrido, mitad ser vivo, mitad máquina”.

Los investigadores aseguran que en menos de una década cualquier familia de clase media tendrá acceso a este tipo de casas inteligentes.

Los hogares digitales permitirán a sus propietarios controlar la seguridad de su vivienda, utilizar sistemas de videoconferencia, recibir teleasistencia, información ciudadana, efectuar la compra o recibir atención sanitaria ‘on line’, simular presencia en el hogar, configurar diferentes ambientes o realizar actividades programadas por el usuario con hasta un año de antelación. Los moradores de estas viviendas podrán utilizar estos servicios y comunicarse con el resto de partes de la casa -la iluminación, los electrodomésticos, cámaras, sensores, vídeoporteros, sistemas de audio o vídeo- a través de pantallas táctiles conectadas vía radio al sistema de gestión, que se adaptará a las necesidades de cada usuario.