Guiando a la industria con robots inteligentes autónomos

Los vehículos de guiado automático (AGV) han pasado de ser meros manipuladores de materiales a convertirse en robots inteligentes autónomos. Así, los AGV serán parte fundamental de las fábricas inteligentes del futuro.

Konrad Lorenz recibió el Premio Nobel de psicología y medicina en 1973 por sus experimentos sobre la conducta animal. Lorenz descubrió el principio de la impronta, por el que se establece un lazo entre un animal recién nacido y el animal que lo cuida. Este mecanismo utiliza un estímulo auditivo o visual para inducir a la cría a seguir a sus padres. En la industria, los vehículos de guiado automático (AGV) utilizan estímulos ambientales para seguir una ruta concreta.

Los vehículos de guiado automático son robots móviles que siguen marcadores o señales durante la navegación. Barrett Electronics presentó el primer AGV en la década de 1950, este vehículo realizaba un simple movimiento de remolque y un cable en el suelo guiaba su posición. A partir de la década de 1950, el mercado ha crecido con rapidez y los AGV se utilizan en múltiples sectores industriales.

Los vehículos de guiado automático se utilizan principalmente con el fin de manipular materiales. Esto puede incluir diversas tareas, desde la entrega puntual de piezas hasta labores en la línea de producción, pasando por tránsitos durante las 24 horas. Si el vehículo cuenta con un mecanismo de sujeción, fijaciones de posición y accesorios para herramientas, puede realizar una amplia variedad de funciones.

En función de la aplicación y los requisitos, los AGV pueden operar de manera independiente o en grupo. Esto permite utilizarlos con posibilidad de escalabilidad según las necesidades, de modo que un responsable de planta pueda tomar una decisión concreta sobre el número de vehículos que hay en las instalaciones.

Los AGV pueden estar equipados con sensores de trazabilidad, para que el responsable de planta pueda controlar la posición de cada vehículo y, en consecuencia, realizar un seguimiento del movimiento de los materiales dentro de las instalaciones. Se pueden aplicar indicaciones de fecha y hora a la recogida, el tránsito y la entrega de artículos como parte del proceso para mejorar aún más el seguimiento. Esta información se puede integrar en el sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) o en el sistema de planificación de recursos materiales (MRP) de la empresa.

En función de la aplicación que se busca, los vehículos cuentan con distintos tipos de métodos de navegación. Un responsable de planta puede optar por un sistema muy sencillo, similar al de los primeros AGV, o bien elegir métodos de navegación más avanzados.

Gracias a las mejoras en las tecnología de los sensores y una mayor autonomía, los vehículos de guiado automático (AGV) se están haciendo cada vez más inteligentes y dinámicos.

Los primeros AGV utilizaban un método consistente en un cable para guiarse por la fábrica. Para navegar de esta manera, se introducía un cable en una ranura en el suelo y se emitían señales de radio que podía detectar un sensor en el AGV. Luego, el vehículo se guiaba por la fábrica siguiendo el cable. Si bien esta técnica de navegación se sigue utilizando en la actualidad, existen muchos otros métodos entre los que pueden elegir los responsables de planta.

Algunos AGV utilizan cinta de guía magnética o de colores para navegar. Los sensores incorporados detectan la cinta y la utilizan para guiar al vehículo. La cinta de guía también se utiliza en la navegación por objetivos láser, donde la cinta reflectante se coloca en paredes, postes y máquinas para que el AGV calcule la distancia mediante un transmisor y receptor de láser. Este método tiene una ventaja frente al método con cable: resulta más sencillo cambiar la ruta del vehículo gracias a que el proceso de reubicar la cinta resulta más simple.

En la navegación inercial, se colocan puntos de referencia en el suelo de la fábrica utilizando coordenadas x, y. Los AGV utilizan los datos de un sensor, un giroscopio y un odómetro para determinar la ubicación. Se pueden realizar cambios en la ruta con solo modificar los puntos de referencia, lo que hace que este método sea más flexible. Sin embargo, hace falta realizar algunos cambios en la infraestructura de la fábrica y el vehículo no puede tomar decisiones relativas a la planificación de la ruta de manera independiente.

El siguiente paso tras la navegación inercial es la navegación de vía abierta. En este caso, el vehículo puede desplazarse con independencia de un punto a otro, pasando de ser un vehículo guiado a un vehículo autoconducido.

Los AGV tradicionales realizan movimientos definidos y previamente programados dentro de las instalaciones. Esto conlleva cierto grado de dificultad al cambiar la ruta del vehículo una vez implementada una infraestructura concreta. Recientemente, se han creado vehículos más flexibles e inteligentes que pueden tomar decisiones en situaciones con las que no están familiarizados.

Esta nueva generación de vehículos puede solventar uno de los principales problemas de los AGV: su respuesta ante situaciones inesperadas. En un entorno cambiante, los vehículos autoconducidos pueden resultar más adecuados. Este tipo de vehículo funciona sin conductor o datos fijos y previamente programados que controlan directamente la dirección, la aceleración y la frenada. Se pueden utilizar algoritmos de navegación y ubicación por láser para navegar dinámicamente por la fábrica.

Se puede incorporar un controlador lógico programable (PLC) de a bordo para reducir los errores y permitir adoptar decisiones. Al conectarse al sistema de control central, el vehículo puede analizar la fiabilidad y eficiencia de sus rutas y adaptarlas en consecuencia. El vehículo puede utilizar el aprendizaje automático para ser más eficaz en situaciones nuevas.

Los vehículos autoconducidos pueden hacer uso de un ordenador de a bordo y un mayor número de sensores con el fin de realizar tareas más complejas, incluyendo la toma de decisiones. Los métodos de navegación independientes e inteligentes pueden incluso implicar que el responsable de planta no tenga que modificar el entorno o la infraestructura de la fábrica. Una técnica de navegación de este tipo es el guiado por objetos natural, en el que el vehículo puede registrar y almacenar imágenes para calcular su posición en relación con los objetos existentes.

Un ejemplo de AGV autónomo es OTTO, de Clearpath Robotics, un vehículo autoconducido que puede desplazar casi 1.500 kg a una velocidad de 7,2 km/h. OTTO se puede adaptar para tomar la ruta más adecuada, evitando choques durante su desplazamiento.

Este vehículo también utiliza sistemas de guiado de visión mediante cámaras que hacen las funciones del ojo. Otra ventaja es que los responsables de planta obtienen una visión virtual en 3D del entorno en el que los equipos operan. Esto implica que si los AGV se encuentran con algo no previsto o inusual, el operario puede encontrar fácilmente la explicación y corregirlo.

Como cada vez se modernizan más fábricas y se fabrican nuevas instalaciones, la previsión de contar con los AGV será parte fundamental de las fábricas inteligentes. Gracias a las mejoras en la tecnología de los sensores y una mayor autonomía, los AGV se están haciendo cada vez más inteligentes y dinámicos, pasando de ser vehículos guiados que siguen una ruta establecida a convertirse en vehículos autónomos e independientes capaces de tomar decisiones, algo muy parecido a lo que harán los animales de Konrad al crecer.