Robo-Mate: de tareas de recolección a levantamiento de pesos pesados
Pese a que el nivel de automatización del sector industrial europeo es cada vez mayor, aún quedan numerosas tareas que requieren trabajo manual, lo que conlleva un coste considerable para la salud de los trabajadores. Tan sólo en Europa, el número de trabajadores que padecen enfermedades musculoesqueléticas (EME) de origen laboral se eleva hasta los cuarenta y cuatro millones. Esto repercute en su vida cotidiana y acorta su vida laboral, pero además supone para Europa un gasto del 3 % de su producto interior bruto (PIB). Para un guionista de Hollywood la solución a este dilema resultaría meridianamente clara: para que los trabajadores puedan mover objetos más pesados con menos esfuerzo, necesitan un exoesqueleto. Aunque pueda parecer una solución propia de la ciencia ficción, lo cierto es que un equipo de investigadores de doce organizaciones europeas estaría de acuerdo. Dichas organizaciones —entre ellas la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich (Suiza), el Instituto Italiano de Tecnología, el Instituto Fraunhofer y la empresa Ropardo— pusieron en marcha el proyecto ROBO-MATE (Intelligent exoskeleton based on human-robot interaction for manipulation of heavy goods in Europe’s factories of the future) con un objetivo en mente: desarrollar un exoesqueleto inteligente, fácil de manejar y ponible para facilitar los trabajos de manipulación de cargas. «Debatimos largo y tendido de forma interna y con usuarios finales, lo que nos ayudó a seleccionar y descartar distintas opciones», explica el Dr. Konrad Stadler, coordinador del proyecto en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich. «Finalmente, nos decantamos por la idea que mejor se ajustaba a las necesidades de los usuarios finales y que podía desarrollarse en un plazo de tres años: un exoesqueleto modular y ligero que permite manejar objetos de hasta quince kilogramos». Un paso adelante «Modular» es la idea clave. A diferencia de otros diseños de exoesqueletos industriales, Robo-Mate se compone de cuatro módulos distintos que pueden combinarse o utilizarse de manera independiente: un módulo para el tronco que aplica fuerza de apoyo en las caderas y el tren superior del cuerpo, reduciendo las fuerzas de compresión en la parte inferior de la espalda hasta en un 25 %; un módulo de brazos pasivos que mantiene los brazos del trabajador levantados para manejar cargas de forma constante; un módulo de brazos activos que permite una elevación variable para realizar tareas consistentes en recoger y colocar objetos; así como un módulo de interfaz hombre-máquina (IHM) para facilitar la interacción entre el trabajador y el exoesqueleto, o bien para visualizar instrucciones de ensamblaje. «Robo-Mate presenta dos características únicas, y la primera es la construcción del módulo de brazos pasivos. A diferencia de otros brazos de este tipo, los de este modelo ofrecen un levantamiento constante sin importar dónde se encuentren las manos y sin utilizar motores ni baterías de gran peso. La segunda es el concepto modular. Nos hemos percatado de que no existe ninguna solución universal para el manejo de objetos pesados. Al disponer de diferentes módulos, los usuarios del sector industrial pueden escoger el módulo o la combinación de módulos más adecuados para llevar a cabo una determinada tarea», afirma el Dr. Stadler. Llegar hasta este punto no ha sido sencillo. Cuando el proyecto ROBO-MATE comenzó su andadura ya existían otros conceptos de exoesqueleto en desarrollo durante cinco o más años, y el equipo sólo disponía de tres para superarlos. «El otro problema era y sigue siendo el peso», comenta Stadler. «Para que el exoesqueleto resulte fácil de utilizar, debe ser ligero. Sin embargo, las tecnologías de control actuales que cumplen con los requisitos sobre velocidad de movimiento y par de torsión hacen que los sistemas resulten demasiado pesados y voluminosos. Esto representaba un enorme reto que superamos gracias a un diseño en paralelogramo para los módulos de brazos activos y pasivos». Entusiasmo en la industria A juzgar por el interés suscitado entre los medios de comunicación y la industria en torno a este concepto, se puede afirmar que el consorcio dispone de una baza ganadora. Los módulos de brazos pasivos, activos y para el tronco han sido sometidos a pruebas exhaustivas en el Centro Ricerche Fiat, en COMPA y en INDRA. La demostración del prototipo final tuvo lugar en Sibiu (Rumanía) en agosto de 2016 y atrajo a representantes de más de una docena de empresas. En total, setenta empresas se han puesto en contacto con el consorcio para expresar su interés y, a día de hoy, tres están negociando con uno de los socios del proyecto para alquilar módulos y realizar pruebas. «Las pruebas efectuadas en nuestros laboratorios nos han ayudado a ponderar la actividad muscular y la sensación de esfuerzo con el exoesqueleto y sin él», afirma el Dr. Stadler. «Asimismo, los trabajadores probaron los módulos en entornos de producción y el equipo midió tanto los tiempos de los ciclos de distintas tareas específicas como la sensación de esfuerzo y usabilidad del sistema». Los resultados de estas pruebas corroboran que los módulos pueden proteger a los trabajadores de sufrir lesiones, además de mejorar su eficiencia. Pasos para el futuro: de los ensayos industriales al mercado Una vez concluido el proyecto, a finales de noviembre de 2016, ahora los socios principales se están centrando en la comercialización de esta tecnología. Cuatro de los socios unieron fuerzas con un fabricante de exoesqueletos y han presentado una solicitud en respuesta a la iniciativa «Vía Rápida hacia la Innovación» (FTI) del programa Horizonte 2020 con el propósito de sacar al mercado el módulo para el tronco. Además, seis empresas de los sectores de la automoción, la construcción y la fabricación participarán en nuevos ensayos. Entretanto, otros dos socios estudian la posibilidad de solicitar nuevos fondos europeos. «También estamos planeando poner en marcha una empresa start-up», asevera el Dr. Stadler. «En suma, según nuestras previsiones, el módulo de brazos pasivos podría salir al mercado en un plazo de un año, el de brazos activos en dos o tres y el del tronco en un lapso de entre tres y cuatro, aunque dependerá en gran medida de si se aceptan nuestras solicitudes para poner en marcha proyectos sucesores y de la nueva empresa».
Palabras clave
ROBO-MATE, EME, enfermedades musculoesqueléticas, exoesqueleto, módulo, interfaz hombre-máquina, brazos pasivos, prototipo
