Los robots de la segunda generaci¨®n
Sensores y ordenadores m¨¢s potentes permitir¨¢n a las m¨¢quinas hacer tareas mucho m¨¢s complicadas
Con la base de unas -pocas- experiencias tras de s¨ª en la construcci¨®n de los robots de primera generaci¨®n, meros brazos manipuladores, los investigadores espa?oles inician ahora una nueva etapa, acuciados por la necesidad de que en Espa?a no se pierda un nuevo tren, el de la automatizaci¨®n industrial, que supone la entrada de lleno de la inform¨¢tica en la producci¨®n. Se incorporan as¨ª a las corrientes internacionales de investigaci¨®n que buscan aplicar nuevos y sofisticados sensores a los robots para dotarlos de inteligencia, aunque ¨¦sta sea solamente la llamada inteligencia artificial.
En Espa?a, el peso de la investigaci¨®n en este campo lo llevan los equipos de universidades y centros p¨²blicos de investigaci¨®n cuyo n¨²mero tampoco alcanza todav¨ªa el deseable. "Es un poco extra?o, pero somos los universitarios, los cient¨ªficos, los que estamos en este tema", se?ala Dar¨ªo Maravall, que participa en un ambicioso proyecto de visi¨®n artificial. "Las empresas apenas se han enterado todav¨ªa de la potencialidad de este campo, de lo interesante que es para un pa¨ªs disponer de esta tecnolog¨ªa desarrollada en el propio pa¨ªs, que es la ¨²nica forma de que se pueda aplicar bien en la industria nacional".En esta segunda etapa, en proyectos de robots de segunda generaci¨®n, se pretende dotar de cierto grado de inteligencia a estas m¨¢quinas utilizando el grado de desarrollo actual de la microelectr¨®nica, la inform¨¢tica y la inteligencia artificial. Es un campo multidisciplinar donde trabajan especialistas de varios campos, en el que es necesario un importante aparato matem¨¢tico y donde la programaci¨®n o soporte l¨®gico software) constituye un aspecto fundamental, puesto que el verdadero cerebro es un ordenador y el robot en s¨ª no pasa de ser un mero ap¨¦ndice.
"Cada empresa que desea automatizarse tiene sus propios problemas, que hay que resolver in situ", comenta Maravall. "Un sistema de robotizaci¨®n 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 formaci¨®n. Todo eso es dinero que se lleva la empresa extranjera, cuando se podr¨ªa hacer en Espa?a, aunque sea a partir de m¨¢quinas 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 rob¨®tica para la inclustria espa?ola y que la potencian de diversas formas, aunque el n¨²mero de investigadores y empresas implicados en el tema sea todav¨ªa muy escaso. La Fundaci¨®n Ram¨®n Areces, por ejemplo, acaba de dedicar m¨¢s de 40 millones de pesetas a dos proyectos de investigaci¨®n relaciona dos con la rob¨®tica, que es una de las l¨ªneas fundamentales seleccionadas por la citada fundaci¨®n para el apoyo a la investigaci¨®n cient¨ªfica.
Eugenio Andr¨¦s Puente, director de uno de los proyectos, explica: "Todos los datos indican que gran parte de las empresas espa?olas tiene que automatizarse o cerrar. No hay otra soluci¨®n frente a la competencia extrarijera". El equipo de Puente, que es jefe del departamento de Ingenier¨ªa de Sistemas y Autom¨¢tica de la Escuela T¨¦cnica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid, lleva varios a?os dedicado a este tema y ha construido un robot de ensamblado completamente espa?ol, basado en una concepci¨®n japonesa, con cuatro grados de libertad, una gran precisi¨®n y un precio relativamente bajo cuando se comercialice.
El ensamblado es el campo de moda en la investigaci¨®n en rob¨®t¨ªca y donde existe una verdadera carrera por dominar la tecnolog¨ªa. Los robots utilizados en la actualidad para pintar carrocer¨ªas 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 producci¨®n, el 40% del coste total de? producto, y emplea al 17% de los obreros de una f¨¢brica, como t¨¦rmino medio. Mientras que la mecanizaci¨®n de piezas ya se encuentra muy optimizada, el ensamblado lo est¨¢ todav¨ªa muy poco, y se piensa que
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Viene de la p¨¢gina 24optimizarlo mediante la automatizaci¨®n puede bajar el precio del producto en un 30% o un 40%.
Para conseguirlo, se empiezan ya a dise?ar los productos a fabricar en funci¨®n del ensamblado por robots. A un robot le resulta muy dif¨ªcil poner un tornillo, por ejemplo, y estas piezas llevar¨¢n muy pocos tornillos, tendr¨¢n los puntos de fijaci¨®n o soldadura en el mismo sitio, aunque se trate de piezas distintas, etc¨¦tera.
Un sistema de visi¨®n artificial
En este mismo campo se aplicar¨¢ el sistema de visi¨®n artificial que est¨¢ desarrollando el equipo dirigido por Luis J¨¢?ez Escalada, catedr¨¢tico de la facultad de Psicolog¨ªa de la universidad Complutense y director del segundo proyecto. "Este sistema pretende dotar de visi¨®n a los robots para operaciones de ensamblado y tambi¨¦n de control de calidad. Los robots actuales pueden pintar chasis, pero no montar las piezas de un circuito
Esta informaci¨®n, en la que figuran datos como el centro de gravedad de la pieza y su clasificaci¨®n, es llevada a un robot de manipulaci¨®n, que coge cada pieza en la secuencia debida, la sit¨²a en una m¨¢quina herramienta para su mecanizado, en un almac¨¦n para esperar su turno, o en un almac¨¦n especial en caso de piezas defectuosas. Una vez mecanizadas, las piezas vuelven a la cadena para pasar a una c¨¦lula de ensamblado, donde robots de ensamblado (en fase de desarrollo) las montan.
Todo este proceso est¨¢ gobernado por un ordenador que dispone de programas para la adquisici¨®n de datos de la c¨¢mara, procesamiento de im¨¢genes, segmentaci¨®n, c¨¢lculo del tipo de piezas y de su orientaci¨®n y posici¨®n, gesti¨®n sub¨®ptima del sistema en su conjunto y comunicaci¨®n con los robots.
La fase siguiente de este proceso es el objetivo del programa presentado a la Fundaci¨®n Ram¨®n 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 est¨¢ uno de esfuerzos, otros de tacto y proximidad, y sensores de visi¨®n, 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 realimentaci¨®n continua) la informaci¨®n facilitada por los sensores
En la actualidad, los robots, en su mayor parte, no funcionan con este tipo de realimentaci¨®n, sino que lo hacen por lo que se ha de nominado un poco incorrectamente aprendizaje, un m¨¦todo 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 deber¨¢ 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 simult¨¢neamente, una parte muy complicada de programar es la exclusi¨®n de posibles colisiones entre los dos.
El proyecto sobre visi¨®n artificial dirigido por Luis J¨¢?ez tiene un car¨¢cter muy amplio y pretende desarrollar un sistema de visi¨®n artificial lo m¨¢s inteligente posible, en el que se incluir¨¢n procedimientos utilizados por el sistema visual humano. En ¨¦l colabora un grupo de psic¨®logos encuadrados en el departamento de Psicolog¨ªa Matem¨¢tica de la universidad Complutense, donde se siguen desde hace varios a?os investigaciones sobre visi¨®n humana y procesamiento de im¨¢genes, y un grupo de ingenieros de la Escuela T¨¦cnica Superior de Ingenieros de Telecomunicaci¨®n de Madrid, encabezados por Dar¨ªo Maravall. El proyecto pretende en principio obtener un criterio espacial para determinar las regiones del campo visual que contengan informaci¨®n relevante, y un criterio frecuencial para dise?ar algoritmos que relacionen a qu¨¦ nivel de resoluci¨®n se analizan las regiones de inter¨¦s preferencial.
Otra caracter¨ªstica del sistema es conseguir un filtrado previo de la imagen, con filtros que se dise?ar¨¢n siguiendo las directrices de los sistemas de visi¨®n humana. El procesamiento de las distintas bandas de frecuencia espacial ser¨¢ independiente, con lo que se podr¨¢ analizar una imagen a diferentes niveles de detalles, y estos niveles se podr¨¢n seleccionar seg¨²n cada aplicaci¨®n concreta.
El sistema permitir¨¢ la detecci¨®n de un objeto a partir de la distribuci¨®n angular de energ¨ªa en su espectro de Fourier y pretende conseguir informaci¨®n tridimensional de la imagen que contempla el robot basados en los algoritmos del sistema de visi¨®n humana para visi¨®n estereosc¨®pica. Los responsables del proyecto se?alan que esta caracter¨ªstica resulta ambiciosa y necesaria para aplicaciones industriales, ya que hasta el momento el reconocimiento de formas que existe en la rob¨®tica comercial es s¨®lo bidimensional.
Otra caracter¨ªstica del programa es que pretende utilizar un espacio de rasgos muy general, lo que implica que este sistema de visi¨®n artificial podr¨ªa ser utilizado en aplicaciones muy diversas, superando las dificultades m¨¢s comunes de los sistemas de visi¨®n artificial actuales, que s¨®lo son capaces de hacer un reducido n¨²mero de tareas en un entorno que admite pocas variaciones.
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