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Robots, cobots y robots colaborativos

David Doral

David Doral

DANTE AeroNautical

 

En estos últimos tiempos, el futuro de la fabricación parece estar orientándose hacia la Fábrica del Futuro (FF), la Fábrica inteligente o la Industria 4.0. En mi post anterior intenté dar un sentido a este término (así como a su máxima expresión: la 4ª Revolución Industrial). Y señalé que esta nueva ola podría llegar a ser incluso más importante para el sector aeroespacial que los avances evolutivos previos.

La FF presenta diversas e interesantes perspectivas y elementos facilitadores que merece la pena analizar. Uno de ellos, también entre las expresiones en boga, es el Internet de las Cosas, una expresión con la que probablemente nos resulte más familiar en el contexto del consumidor doméstico. El ejemplo clásico es el del frigorífico que te envía un mensaje al móvil para avisarte de que debes pararte a comprar leche al volver del trabajo porque se está acabando, o mejor aún, el del frigorífico que hace el pedido directamente a través de Internet. Sin embargo, uno de los principios básicos de la FF es la conexión entre máquinas, herramientas, sistemas e incluso piezas en fabricación, lo que permite maximizar la eficiencia y, en última instancia, relacionar los medios de producción con la demanda de los clientes. En la FF serán necesarias más máquinas autónomas, así como una red que conecte todos los elementos, incluido el componente humano.

La introducción de cobots en la fábrica del futuro permitiría un flujo de información bidireccional automatizado, no solo entre máquinas, sino también entre humanos y un sistema de producción integrado.

La robótica avanzada será una pieza clave en el desarrollo de esas máquinas autónomas; en concreto, la robótica colaborativa (a veces mal llamada cobótica o cobots, tal y como explicaremos luego) entra en esta categoría. Estos nuevos robots tienen la capacidad de trabajar codo con codo con humanos, incluso en colaboración con ellos. Esto es posible gracias a que tienen conciencia de su entorno y a que la principal premisa en su diseño es la seguridad de los seres humanos, incorporando así la primera ley de la robótica de Asimov.

La empresa comercial pionera con este concepto de robot colaborativo ha sido la empresa Rethink Robotics, fundada por Rodney Brooks, antiguo profesor del MIT, fundador de iRobot y padre del robot aspirador Roomba (presumiblemente el primer robot de consumo masivo). Tal y como sugiere Rethink Robotics, «durante décadas, los robots industriales han definido el estándar para entornos de fabricación de alto volumen y poca variedad… Un sector que en su momento utilizó la automatización para estimular el volumen y que busca ahora una ventaja en la flexibilidad, dado que los consumidores exigen una mayor personalización y tiempos de entrega más cortos». La solución es Baxter: un robot de automatización, capaz de trabajar sin vallado de seguridad y más fácil de programar, que empieza a encontrar un lugar en el mundo de la fabricación industrial, incluido el sector aeroespacial. Ya dentro de nuestras fronteras, podemos ver intentos similares de adaptar los robots colaborativos al sector aeroespacial, como por ejemplo el proyecto piloto desarrollado en la planta de Airbus en Puerto Real, en el que se utiliza el Hiro de Kawada. También están llegando al mercado otros proyectos, como el YuMi de ABB o el APAS de Bosch.

Aunque la confusión semántica no deja de ser curiosa, no debemos confundir estos nuevos robots colaborativos con los cobots, un término acuñado por los profesores Edward Colgate y Michael Peshkin de la Northwestern University, que podrían considerarse los pioneros de un concepto igualmente revolucionario que promueve la colaboración y la coexistencia entre humanos y máquinas, lo que les sitúa quizás ya a solo un paso de la biónica. Los primeros cobots fueron desarrollados para aplicaciones de automoción, básicamente para aumentar la precisión y la fuerza física de los seres humanos. Podría decirse que los exoesqueletos tienen su origen en la misma idea. Desde este punto de vista, el primer cobot que vio la luz «llegó del futuro» incluso antes de que el término se acuñara, ya que se trataba del dispositivo de exoesqueleto diseñado para la manipulación de contenedores pesados que la Teniente Ripley utilizó para deshacerse (o eso creía ella) del infame alien de la película de Ridley Scott. Un concepto de ciencia ficción que se ha hecho realidad gracias al desarrollo de numerosos prototipos de exoesqueletos en los últimos años, en su mayoría para uso militar.

Peshkin y Colgate también desarrollaron aplicaciones de cobótica para otros sectores como el de la carne (una iniciativa de I+D australiana que tuve el placer de dirigir durante algunos años), con lo que devolvieron parte de lo que la industria de la automoción había acaparado a principios del siglo XX. La finalidad de los cobots es ser una herramienta inteligente que permita aumentar las capacidades humanas, pero no pueden funcionar por sí mismos, mientras que los robots colaborativos son dispositivos autónomos.

Tal y como Colgate declaró en un principio, “los cobots simplemente no pueden moverse solos”. La finalidad de los cobots es ser una herramienta inteligente que permita aumentar las capacidades humanas y, cuando se utilizan en la manipulación de materiales, pasan a formar parte de una categoría más amplia de dispositivos similares a los robots conocidos como Dispositivos de Ayuda Inteligentes (IAD). Por lo tanto, la diferencia entre un cobot y un robot colaborativo queda clara: el robot colaborativo está diseñado para ser un dispositivo completamente autónomo. Existe una variación interesante de este concepto en determinadas aplicaciones médicas, como KineAssist, un sistema concebido para terapias de fisioterapia y que fue desarrollado por Peshkin y otros socios como Julio Santos-Munné, quienes también desarrollaron una aplicación en el ámbito de las prótesis inteligentes, entrando de lleno en el futuro de la biónica.

¿Llegaremos a ver cobots en la fabricación aeroespacial? No lo sabemos. Hasta el momento no conozco ninguna aplicación específica en el sector aeroespacial, aunque me encantaría que las hubiera. Por otra parte, su vinculación con la FF también resulta especialmente prometedora, ya que esto permitiría un flujo de información bidireccional automatizado, no solo entre máquinas, sino también entre humanos y un sistema de producción integrado. Imaginemos un cobot que ayude en las tareas de taladrado y fijación, simplemente un brazo mecánico operado por una persona, similar al brazo del exoesqueleto que llevaba la Teniente Ripley. Esta herramienta permitiría al ser humano utilizar un potente taladro de manera sencilla e intuitiva y le aportaría además la precisión de la máquina: se podría programar el cobot con la localización exacta de los agujeros, de modo que solo se podría taladrar en un lugar preciso, al tiempo que la persona tendría el control sobre el momento y la forma de realizar la acción. Podríamos también ayudar al operador a visualizar la localización del agujero mediante realidad aumentada o incluso gafas inteligentes. La belleza de este sistema combinado de cobot y humano reside en que podría sustituir completamente las numerosas plantillas de taladrado necesarias en el programa de cada nueva aeronave, a través de una solución flexible en la que unos pocos cobots programables operados por personas podrían emular las plantillas con superficies virtuales en las que se definiría cada nueva configuración de agujeros mediante un código programable. Una solución completamente reutilizable con solo algunos elementos nuevos que cambiarían para definir la localización de los agujeros de cada nueva configuración de perforación.

Además de reducir los costes al eliminar completamente la necesidad de fabricar plantillas de taladrado, aquí vemos la vinculación con la FF: el cobot podría registrar fácilmente cuántos agujeros se han taladrado y dónde, realizar una comparación con el modelo digital del componente estructural y comprobar si se han seguido todos los pasos indicados en las instrucciones (o al menos aquellos en los que el cobot es utilizado por una persona). Este enfoque permitiría la integración del componente humano en la red de la FF, no solo desde el punto de vista físico, sino también como fuente de información que no requiere la introducción manual de datos.

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