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Se están utilizando robots móviles para sustituir a humanos en la exploración de entornos peligrosos y de difícil acceso

Robots para terrenos inexplorados

Los robots móviles son versátiles. Sirven como limpiadores, para llevar a cabo inspecciones y buscar supervivientes en desastres. Pero a menudo no hay mapas para guiarlos por territorios desconocidos. Investigadores han desarrollado recientemente un robot móvil que puede andar por terrenos inexplorados y mapearlos simultáneamente. Todo ello gracias a una caja de herramientas algorítmicas.

Llevamos años acostumbrados a ver robots industriales en el lugar de trabajo. En la automoción y la fabricación de electrodomésticos por ejemplo, han resultado ser altamente eficaces para las líneas de producción y montaje. Pero una nueva generación de ayudantes de alta tecnología está a punto de llegar: se están utilizando robots móviles para sustituir a humanos en la exploración de entornos peligrosos y de difícil acceso como edificios en peligro de derrumbe, cuevas, o suelos contaminados por un accidente industrial. Equipados con sensores y cámaras ópticas, estos robots pueden ayudar a los servicios de rescate en la búsqueda de víctimas tras desastres naturales, explosiones o incendios, además de medir las concentraciones de sustancias peligrosas. Sólo hay un problema: muchas veces no se dispone de ningún mapa para mostrarles la ubicación de los obstáculos y dirigirlos por las rutas navegables. Es fundamental contar con mapas para garantizar que las máquinas de alta tecnología sean capaces de avanzar, bien de forma independiente bien guiadas por control remoto. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Optrónica, Tecnologías de Sistema y Explotación de Imágenes (IOSB) de Karlsruhe han desarrollado recientemente un robot terrestre itinerante que reconoce y mapea de forma autónoma terrenos inexplorados. El robot emplea algoritmos especiales y datos multisensoriales para trazar un camino en territorio desconocido.

Equipado con múltiples sensores y cámaras ópticas, el robot móvil explora terrenos peligrosos. Foto: Fraunhofer IOSB
Equipado con múltiples sensores y cámaras ópticas, el robot móvil explora terrenos peligrosos. Foto: Fraunhofer IOSB.

“Para poder navegar independientemente, nuestro robot móvil tiene que cumplir una serie de requisitos. Debe ser capaz de autolocalizarse en su entorno más próximo, recalcular continuamente su posición mientras abre camino en una zona de peligro y simultáneamente redefinir el mapa que está generando”, indica el ingeniero titulado Christian Frey de IOSB. Para que todo esto fuera posible, él y su equipo han desarrollado una caja de herramientas algorítmicas para el robot que se ejecuta en un ordenador incorporado. Además, el robot ha sido equipado con diferentes sensores: los odométricos miden las revoluciones de las ruedas, los inerciales calculan la aceleración y los sensores de medición de distancia registran la distancia respecto a posibles obstáculos como paredes, escaleras, árboles y arbustos, entre otros. Las cámaras y escáneres láser registran el entorno y ayudan en el proceso de mapeo. Los algoritmos leen los diferentes datos enviados por los sensores y los utilizan para determinar la ubicación precisa del robot. Gracias a la interacción simultánea de todos estos elementos, se genera un mapa que se actualiza constantemente. Los expertos denominan este proceso como ‘Localización y Mapeo Simultáneos’ o ‘SLAM’, por sus siglas en inglés.

Los robots móviles tienen que enfrentarse a un reto adicional: buscar el mejor camino que les permita completar cada una de las tareas. Dependiendo de la situación una ruta será la más corta o la más rápida, o quizá la más eficiente energéticamente, es decir, la que menos cantidad de gasolina consume. Al planear un recorrido, los ayudantes de alta tecnología deben tener en cuenta restricciones de movilidad como, por ejemplo, el círculo de giro, y deben navegar alrededor de obstáculos. Además, en caso de cambios en el entorno como los producidos por la caída de objetos o réplicas de terremotos, el robot debe registrarlos y utilizar su caja de herramientas para recalcular su ruta.

“Hemos fabricado una caja de herramientas modular, para que no sea difícil adaptar los algoritmos según el tipo de robot móvil o en aplicaciones para interiores o exteriores. Por ejemplo, no importa cómo se configura el sensor, o si el robot tiene dos o cuatro ruedas”, indica Frey. El software puede ser personalizado para satisfacer las necesidades de cada usuario y para ello tan solo se requieren unos meses. Frey añade: “La caja de herramientas es adecuada para todo tipo de situaciones, no solo escenarios de respuesta para accidentes. Puede instalarse, por ejemplo, en robots de limpieza o cortadoras de césped, y en el futuro una de sus posibles aplicaciones puede estar en los robots itinerantes para patrullar edificios o examinar los puntos débiles en conductos de gas”.

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