Robots inteligentes que dominan el arte del agarre
En las últimas décadas, los seres humanos han delegado cada vez más en los robots para realizar diferentes trabajos. Los robots se han utilizado con profusión en las líneas de producción para llevar a cabo tareas como el montaje de automóviles. Sin embargo, a pesar de su éxito generalizado, el montaje automático aún adolece del tiempo necesario para programar y reprogramar los robots. Para hacer frente a esta limitación, unos investigadores pusieron en marcha el proyecto financiado con fondos europeos SARAFun. La nueva solución propuesta por el proyecto tiene por objeto dotar a los robots industriales de capacidades de percepción, aprendizaje y razonamiento, proporcionando así herramientas para automatizar la programación de robots y diseñar hardware específico para cada tarea. Aprendizaje a través de la observación del comportamiento humano «El sistema está basado en el concepto de un robot capaz de aprender y ejecutar tareas de montaje, como la inserción o el plegado, que son enseñadas por un instructor humano», explica el doctor Ioannis Mariolis. Tras analizar la tarea de demostración, el robot genera y ejecuta su propio programa de montaje. Gracias a la retroalimentación del instructor humano, así como a la retroalimentación sensorial proporcionada por los sensores de visión, fuerza y tacto, el robot puede mejorar progresivamente su rendimiento en términos de velocidad y precisión. El ambicioso objetivo de SARAFun era desarrollar un sistema capaz de realizar nuevas tareas de montaje en menos de un día. «Mantener un alcance similar al de un ser humano para el montaje de piezas pequeñas en un espacio muy pequeño es fundamental para minimizar la superficie ocupada en la planta de producción. Además, permite instalar el robot en estaciones de trabajo que actualmente solo utilizan personas», añade el doctor Mariolis. Implementación de la interfaz El trabajo dependía en gran medida de una interacción fluida y precisa del usuario con el sistema a través de la interfaz humano-robot, que consta de diferentes módulos que permiten al operario enseñar la tarea de montaje al robot y supervisar el proceso de aprendizaje. Durante la fase de aprendizaje, el usuario crea la tarea de montaje especificando un nombre, seleccionando las piezas que el robot debe montar y definiendo el tipo de operación de montaje. En el siguiente paso, las piezas de montaje se colocan dentro del campo de visión de la cámara y se pide al sistema que las identifique. Una vez detectadas las piezas, el operario muestra la tarea de montaje delante de la cámara. A continuación, se analiza la información registrada y se extraen automáticamente los fotogramas más relevantes de la demostración, denominados fotogramas clave. Tras la confirmación por parte del usuario, el sistema utiliza la información de los fotogramas clave, que incluye las posiciones rastreadas de las piezas de montaje y las manos del instructor, y genera el programa de montaje para el robot. Para aumentar la estabilidad de agarre, se asignan puntos de agarre potenciales para las piezas de montaje, así como diseños de dedos robóticos. Tras ajustar los puntos de agarre y diseñar los dedos robóticos adecuados para compensar la menor destreza del robot con respecto a la de la mano humana, se lleva a cabo la impresión en tres dimensiones de los dedos robóticos y se instalan en las pinzas del robot. Finalmente se instala el programa para su ejecución y se generan los movimientos del robot utilizando la información extraída de los fotogramas clave. La operación de montaje continúa realizándose repetidamente hasta alcanzar el nivel de autonomía deseado. Programación casi nula Los investigadores han realizado con éxito numerosas demostraciones utilizando el robot colaborativo de doble brazo YuMi de ABB. Equipado con sus pinzas, el robot utiliza los componentes del sistema de diseño de SARAFun (sensores de visión en tres dimensiones, planificación de agarre, detección de deslizamiento, control de movimiento y fuerza para ambos brazos e interfaz física humano-robot) para imitar las tareas bimanuales demostradas por el instructor humano. «El resultado es un programa de montaje flexible que puede adaptarse al entorno de trabajo sin necesidad de una planificación específica por parte del usuario. En comparación con la tecnología más avanzada, la sencilla interfaz gráfica es mucho más fácil de usar para usuarios no expertos», señala el doctor Mariolis. El sistema fue evaluado mediante diferentes casos prácticos de montaje relacionados con componentes de teléfonos móviles e interruptores de parada de emergencia y aprendió satisfactoriamente las tareas de montaje demostradas en menos de un día. El revolucionario robot de montaje de SARAFun puede cambiar significativamente la producción del sector industrial de todo el mundo y fomentar una reevaluación de las líneas de montaje. Los productos con ciclos de vida cortos conllevan cambios frecuentes de programas. Sin embargo, a diferencia de los robots actuales que solo conocen su tarea nominal, este robot inteligente para el montaje bimanual de piezas pequeñas no está limitado en su capacidad de hacer frente a cambios regulares en la línea de producción.
Palabras clave
SARAFun, montaje, robot, sistema robótico, tarea bimanual, interfaz humano-robot, YuMi, ABB
