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Javier Cubillo Zenialabs Anuario Insight

Aplicación de robots y vehículos autoguiados a la inspección y carga automatizada en entornos complejos

Javier S. Cubillo es CEO de ZeniaLabs Automation Intelligence, una pyme tecnológica que desarrolla soluciones industriales que permiten simplificar y automatizar tareas en entornos complejos. En el siguiente artículo, Sánchez se centra en la robótica móvil y repasa algunos usos no convencionales en sectores como el ferroviario y el portuario.

ROBÓTICA MÓVIL

Por Javier S. Cubillo
CEO de ZeniaLabs Automation Intelligence

Los robots móviles autónomos (AMR) y vehículos autoguiados (AGV) han irrumpido con fuerza en el sector industrial y ya forman parte del conjunto de robots que componen los procesos productivos modernos asociados a la Industria 4.0. Se están convirtiendo, de hecho, en uno de sus componentes clave, ya que facilitan una producción más eficiente, una logística optimizada, una mayor flexibilidad en la cadena de suministro y una reducción de fallos humanos derivados de distracciones.

Como ejemplo, donde hace pocos años era habitual encontrar personal de una fábrica trasladando piezas entre líneas de montaje para ponerlas a disposición de manipuladores robóticos, ahora es común encontrar robots móviles que transportan dichas piezas entre diferentes zonas de una fábrica. Esta diferenciación comienza a ser esencial en un entorno industrial altamente automatizado y digitalizado, donde la adaptación a las cambiantes demandas del mercado es clave para la competitividad. No cabe duda de que quien quiera ser competitivo en el mercado industrial global actual debe estar abierto a las novedades en los procesos de automatización ligados a la Industria 4.0.

La implantación es tan evidente en sectores de fabricación como la automoción y el sector aeronáutico, la logística interna y la gestión de almacenes inteligentes, que es difícil encontrar una fábrica donde no exista algún AMR involucrado en alguno de los procesos automatizados como el transporte de materiales, la inspección de calidad, el empaquetado, o apoyando en el ensamblaje de productos. No son robots altamente dinámicos ni circulan a grandes velocidades, que fácilmente podría superar un conductor humano manejando por ejemplo una carretilla, pero sí que están pensados y diseñados para navegar sin distracciones, realizando tareas y trayectorias repetitivas incluso en entornos peligrosos. Es por ello que también pueden encontrarse robots móviles en otros sectores no ligados a la Industria 4.0, transportando suministros en el sector salud, en la agricultura de precisión o en la exploración en entornos complejos para los humanos.

“Dentro del proyecto europeo ESMERA, ZeniaLabs Automation Intelligence ha desarrollado un prototipo experimental de AMR que puede circular por las vías del tren realizando tareas de mantenimiento e inspección sin detener el tráfico ferroviario”

Volviendo a su utilidad en la industria, existen, sin embargo, multitud de entornos de aplicación donde aún no se está explotando todo su potencial, aunque sí empiezan a vislumbrarse prototipos y escenarios experimentales, como algunos casos de éxito en los que ha participado ZeniaLabs. Por ejemplo, el uso de la robótica móvil para inspección y mantenimiento de líneas ferroviarias. Empresas como Alstom, RailPod, SNCF o Deutsche Bahn utilizan soluciones automatizadas para tareas de inspección y mantenimiento, aunque dichas tareas, por seguridad, deben realizarse en paradas operativas. Es como si hubiera que parar la producción para poner en marcha los AMR de la fábrica, aunque, dadas las estrictas regulaciones del sector, estas paradas parecen razonables hasta que los sistemas estén completamente certificados y validados para su uso con absoluta seguridad en conjunción con la operativa ferroviaria habitual.

Robots Moviles Para Inspeccion Sector Ferroviario Zenialabs

Robot AMR experimental Rover4RT

En este contexto, y dentro del marco del proyecto europeo ESMERA (European SME Robotics Applications), ZeniaLabs Automation Intelligence ha desarrollado un prototipo experimental de AMR que puede circular por las vías del tren realizando tareas de mantenimiento e inspección sin detener el tráfico ferroviario. Esto es gracias a que se ha diseñado con una estricta limitación en altura y, dado que no circula sobre los raíles, no impide el paso del tren por encima. El robot circula por la caja de la vía, es decir, la zona central comprendida entre los raíles que constituyen la vía. Lo hace con sistemas y sensores de navegación similares a los de los AMR utilizados en la industria. Cambia el método de tracción, en este caso se utiliza un sistema de orugas para evitar que el robot quede atascado en el balastro de la vía y garantice la tracción necesaria en una superficie irregular, pedregosa y con elevado riesgo de bloqueo de las ruedas convencionales.

El robot incorpora cámaras de inspección 3D con visión artificial e IA para la clasificación de objetos y defectos, lídar, y puede transportar cualquier sistema de inspección para palpación, NDT u otros, siempre que pueda integrarse en su chasis sin sobrepasar la altura delimitada. También puede incorporar mecanismos de actuación para tareas de mantenimiento. Tal es el caso del experimento Rover4RT (RObotic VEgetation Removal system For Railway Tracks), en el que se ha utilizado el robot para la detección, clasificación y eliminación de malezas en la vía, haciendo uso de sus sistemas de visión e IA, y mediante la incorporación de un láser. El reto ha sido sustituir el químico glifosato, actualmente utilizado para la limpieza de las vías, por medios menos agresivos medioambientalmente, como es un láser portado por un robot móvil.

“El siguiente reto que afrontaremos es el de transportar de manera automatizada y ordenada grandes cargas que ya han sido previamente paletizadas en el exterior de un muelle de carga

Inspección en altura mediante AMR

Otro entorno de aplicación no convencional para este tipo de robots es la inspección en entornos portuarios, donde ZeniaLabs ha utilizado AMRs con tecnología similar para la inspección en altura de contenedores TEU. Su aplicación es especialmente relevante en un entorno donde el uso de los drones está limitado o prohibido, pero donde los robots móviles pueden realizar un mapeo del estado de los contenedores, detectando y clasificando aquellos defectos que encuentren en su superficie y reportando por vía telemática al centro de control de supervisión.

En este contexto, también experimental, la solución ha consistido en un conjunto de robots móviles trabajando coordinadamente. Uno de ellos es un AMR basado en una transpaleta que, además de navegar alrededor de los contenedores para inspeccionar las superficies laterales, es capaz de elevar uno o varios pequeños AMR oruga hasta la superficie de los contenedores. Allí realizan un trabajo de localización y mapeado simultáneo, similar al de cualquier AMR convencional, mientras inspeccionan la superficie con sus cámaras y algoritmos IA para encontrar agujeros u otros defectos en los contenedores.

Claramente el potencial de los robots móviles autónomos es altísimo para su aplicación no solo en la Industria 4.0 de fabricación y manufactura, sino en muchas otras aplicaciones que veremos en el futuro. Pero, ¿qué ocurre cuando los AMR se quedan cortos para transportar las cargas que se les encomiendan? Los AMR convencionales del mercado no están diseñados para el transporte de grandes cargas, entendiendo por grandes cargas aquellas superiores a las dos toneladas. La solución es clara: recurrir a robots de mayor tamaño. En este caso se trata de transformar vehículos que ya estén diseñados para transportar cargas pesadas en sistemas robotizados AGV.

Robots Moviles Para Entornos Portuarios Zenialabs

El transporte de productos terminados desde una línea de ensamblaje hasta un área de almacenamiento o envío se realiza hoy día también de forma habitual mediante cintas transportadoras o AMRs. A partir de aquí lo normal es que los productos ya empaquetados los carguen operarios de logística en carretillas transportadoras, para depositarlos al pie de los muelles de carga. Allí serán finalmente cargados en los camiones que esperan para transportarla a sus destinatarios finales.

No es tan habitual, sin embargo, encontrar métodos que completen la cadena de suministro mediante sistemas totalmente automatizados, que cierren el lazo de producción y distribución. Para ZeniaLabs, este es el siguiente reto que hay que afrontar: transportar de manera automatizada y ordenada grandes cargas que ya han sido previamente paletizadas en el exterior de un muelle de carga.

A partir de ese punto, el AGV debe recoger la carga y navegar al interior del camión para depositarla al fondo, para lo que requerirá la mayor precisión posible y un sistema de navegación basado en la fusión de múltiples sensores, a fin de entrar con el ángulo adecuado y de no colisionar con las paredes del camión. Una vez depositada la carga, el AGV retrocede para recoger la siguiente, en coordinación con los sistemas robóticos de paletizado. Es un reto tecnológico que, aun haciendo uso de tecnologías ya probadas, abre sin duda nuevos horizontes de aplicación en la Industria 4.0.

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