Robots: músculo de acero en trabajos penosos, arriesgados o imposibles para los humanos

El entorno industrial empieza a distanciarse del modelo que conocemos: es rápidamente cambiante, eficiente, conectado y digital. Trabajos que antaño requerían semanas, ahora se ejecutan sin esfuerzo y en pocos minutos. Estos avances tecnológicos no sólo redibujan la fisonomía de las fábricas, también –y más importante- los trabajos más penosos, con mayor riesgo –a veces los más delicados- se encomiendan a los robots, creando entornos laborales más ágiles y seguros para las personas.

En las fábricas de Estados Unidos, con una significativa presencia de robots (al menos el 20% del trabajo se desarrolla de forma automática), el número de accidentes y lesiones graves ha disminuido un 10% en los últimos 2 años, según el organismo Bureau of Labor Statistics.

Robots industriales

Los robots -que no tienen por qué ser antropomorfos- son de gran utilidad en los procesos productivos. Hablamos de brazos y mecanismos articulados, transelevadores, brazos paletizadores, brazos ingrávidos, manipuladores varios. Su empleo libera al factor humano de ejecutar tareas monótonas, penosas o que requieran gran esfuerzo físico. En definitiva, Los robots industriales disminuyen los riesgos de accidentes y las enfermedades profesionales.

Un campo típico de aplicación es la industria del automóvil. Al respecto, Alfredo Buisán, ingeniero de seguridad de General Motors, recuerda que la introducción de los robots “ha implicado importantes mejoras en la productividad industrial y en la homogeneidad de la calidad de los productos fabricados. Y, paralelamente, hace posible también la mejora en las condiciones de trabajo, disminuyendo los riesgos de accidentes y las enfermedades profesionales, al liberar a los operarios de determinados trabajos penosos y en medios tóxicos. Sin embargo, no podemos olvidar que los robots industriales también presentan riesgos especiales, que es preciso tener en cuenta”. El riesgo más frecuente deriva de la presencia de operarios en el área de trabajo del robot, del que hablamos en otro apartado de este reportaje.

Fin del ‘divorcio’ trabajador-robot

Ha llegado una nueva era a la robótica industrial que hace que los brazos robotizados de los que hemos hablado previamente formen parte del pasado. El presente y futuro vienen de la mano de los robots colaboradores, que acaban con la separación física entre humanos y máquinas robotizadas, haciendo que el trabajo conjunto no sólo sea viable sino también más productivo.

Los ‘ujieres’ (asistentes) son una nueva generación de robots de colaboración que está interactuando con los humanos en entornos de fabricación en el mundo real, libre ya de muchas de las limitaciones de seguridad requeridas en el pasado. El avance de la robótica se ha traducido en robots de apariencia humana (salvando las distancias) y que salen de sus jaulas para actuar en el espacio de trabajo que ocupan los humanos.

• Baxter, de Rethink Robotics

Entre los muchos ejemplares, citamos a Baxter un robot colaborador dotado con dos brazos que ha ido ganando celebridad desde su presentación a finales de 2012. Sus brazos tienen siete ejes conectados al torso y luce una pantalla LCD a modo de “cara” que reacciona a la interacción con humanos. Pesa 75 kilos y una capacidad máxima de carga de 2,3 kilos por brazo. Baxter incorpora un sonar y sensores-cámara para detectar a los humanos que entran en su espacio, así como visión integrada para la detección de los objetos. El desplazamiento a 0,6 metros/segundo con unas cargas limitadas le hace uno de los robots colaboradores más lentos, sin duda. Pero es que la especialización de Baxter está en otro campo: “su fuerte es ejecutar tareas repetitivas que no requieren precisión extrema, pero exigen algo del sentido común del ser humano”, afirma un portavoz de la firma fabricante, con sede en Boston (Massachusetts). Así, Baxter es insuperable en una tarea tediosa como es examinar piezas para determinar si se encuentran dentro de las especificaciones y pasan el control. Tras lo cual, coloca las piezas buenas en un contenedor y las malas en otro.

Robot humanoide R2

Junto a los robots industriales, o brazos robotizados, existen otros ingenios bajo la denominación de robots humanoides, como el denominado Robot R2. No es casualidad que, en la robótica aplicada, Estados Unidos –y más concretamente la NASA- tengan un protagonismo capital. Las determinantes necesidades de los astronautas impusieron líneas de investigación para desarrollar mecanismos de ayuda. Y tales ingenios han sido normalmente los precursores de soluciones que están actualmente en uso.

El R2 está diseñado para el uso en logística y distribución, sectores médico e industrial, así como en entornos peligrosos, tóxicos o remotos.

R2 es el diseño del Johnson Space Center (JSC) de la NASA en colaboración con la automovilística General Motors y Oceaneering, un robot humanoide actual y con importantes destrezas. Es el resultado de aglutinar diferentes tecnologías y sistemas, como sistemas de visión artificial, reconocimiento de la imagen, integración sensorial y algoritmos de control, entre otras muchas cosas.

¿Qué convierte a R2 en ‘espécimen’ singular? La tecnología de última generación de sus sistemas combinados, que son:

-Manos. La destreza sin precedente que tienen las manos del robot permite que éste utilice muchas de las mismas herramientas que emplean los astronautas o los trabajadores industriales, con lo que se reduce la necesidad de crear herramientas específicas para el trabajo del humanoide.

-Brazos. Además de flexibles, el robot conoce siempre la ubicación espacial de los mismos. Tienen lo que se conoce como ‘detección de fuerza redundante” (redundant force sensing), por lo que puede trabajar con seguridad, mano con mano, con los humanos, como ha hecho a bordo de la Estación Espacial Internacional.

-Capacidad sensitiva y percepción. R2 posee sentidos similares a los humanos, por ejemplo, la capacidad de tocar y ver, lo que le permite interactuar con el medio de formas que eran inéditas para los robots hasta la aparición de este ejemplar.

-Interface de control. El robot puede funcionar de modo autónomo o ser controlado por tele-control directo. En el trabajo autónomo, R2 sabe lo que debe hacer y cómo hacerlo a partir de la entrada de impulsos sensoriales. Es decir, emplea la visión, fuerza y sentido del tacto para llevar a cabo tareas en tiempo real.

A diferencia de la mayoría de los robots industriales, este robot humanoide de última generación es seguro cuando trabaja junto a los humanos: se mueve a una velocidad humana; su ‘piel’ es suave y acolchada, pudiendo percibir, a través de sus sistemas de seguridad, cuándo entra en contacto con alguien. El control de la fuerza del robot es tal que cuando una persona contrarresta un movimiento (por ejemplo, del brazo del robot), éste cede fácilmente. El control de la situación espacial de los brazos contribuye también a crear un entorno más seguro para los trabajadores humanos o el equipo delicado manejado por la máquina humanoide.

Destreza para múltiples aplicaciones

Por lógica, el robot humanoide puede utilizar herramientas humanas, adaptándose sin problemas al trabajo manual. Para entornos industriales, esta habilidad es una característica clave, ya que R2 tiene la flexibilidad para mover cosas, mantener un taladro, utilizar unos alicates para cortar alambre, ordenar las piezas en una caja; además de encargarse del trabajo de la fábrica que es ergonómicamente difícil, repetitivo, fatigoso, o inseguro. Las aplicaciones posibles son múltiples:

-Logística y distribución. Aunque la robótica ya se viene empleando en este campo, R2 permite operaciones más complejas y delicadas en cuanto el nivel de interacción. Esto incluye, por ejemplo, la manipulación de objetos delicados o de formas extrañas. La intervención de General Motors en el diseño permitió que el robot esté especialmente dotado para las aplicaciones industriales, con la ventaja añadida la flexibilidad en el cambio de tareas. Además de girar una rueda, doblar un trozo de tela, o accionar un interruptor, R2 también puede ser utilizado en lugares donde productos químicos, biológicos u otros materiales peligrosos forman parte del proceso fabril o están en el entorno de la instalación.

-Medicina. El R2 puede ser de utilidad en aplicaciones médicas que van desde la telemedicina a la gestión logística de los procedimientos médicos. Similar a la línea de montaje de una factoría, el entorno hospitalario implica trabajos repetitivos que son susceptibles de automatización. Además, la utilidad del robot es indiscutible en situaciones en que un riesgo biomédico represente un peligro para los humanos, como un brote contagioso o una situación de combate. En trabajos rutinarios del día a día, puede desarrollar tareas tediosas que consumen tiempo como contar, ordenar, inspeccionar y procesar. Ello permite a las personas centrarse en las tareas en las que tienen más habilidad, además de reducir la probabilidad de error humano.

Entornos peligrosos, remotos, confinados…

Los robots son una inestimable herramienta para la detección de minas enterradas, desactivación de artefactos explosivos, búsqueda y rescate, reciclaje de desechos, trabajo en espacios confinados, etc. Una vez más se hace evidente que el robot libera a las personas de hacer frente a situaciones peligrosas

• Espacios confinados

El trabajo en tales entornos plantea problemas de acceso y movilidad, así como los consabidos riesgos para la seguridad por deficiencia de oxígeno o atmósferas potencialmente explosivas (ATEX). Hoy día se utilizan robots para inspeccionar túneles, fosos o espacios confinados. Las ventajas son obvias: eficacia, economía y seguridad.

Como ejemplo, podemos citar un proyecto piloto de robots urbanos que “inspeccionarán la red de drenaje urbano y alcantarillado del subsuelo de Barcelona”, según fuentes municipales. El subsuelo urbano (y su inspección) representa un reto para el que no existe actualmente una solución tecnológica satisfactoria. Por ello, el proyecto del Ayuntamiento de Barcelona se propone “mejorar los trabajos de inspección de la red, desarrollando sistemas y soluciones innovadoras”

Mediante escaneado 3D, los robots ayudarán a determinar la cantidad de sedimentos en el interior de las galerías subterráneas, la obstrucción de las canalizaciones, o recopilar información sobre posibles anomalías estructurales en la ciudad subterránea. Las inspecciones se monitorizarán a distancia y toda la información se volcará en una base de datos que ayudará a mejorar la gestión de la red. Actualmente la inspección la efectúan operarios que se ven sometidos a “unas condiciones ambientales de temperatura, humedad y presencia de compuestos volátiles que hacen extremadamente difícil y poco confortable cualquier actividad en este entorno”, asegura el Ayuntamiento de Barcelona.

La ciudad de Barcelona dispone de una red unitaria para el drenaje de las aguas pluviales y residuales de una extensión de 1.800 km, con un 70% de red visitable o semi-visitable y un 30% de canalizaciones sin acceso. Además de liberar al factor humano (poceros) de un trabajo peligroso, los robots permiten la gestión avanzada de la red de drenaje a fin de optimizar el funcionamiento de las canalizaciones y reducir los riesgos de inundaciones y vertidos al medio.

• Robots artificieros

Existen diversos ingenios para esta actividad de riesgo. Por ejemplo, la Universidad Javeriana de Bogotá tiene su propio desarrollo en este campo (desactivación de minas enterradas), que han bautizado como Arcadio. Dicho robot consiste en un carro móvil que tiene un peso de 70 kilos, un brazo computarizado inteligente, o manipulador, que interactúa con el explosivo. Arcadio es dirigido por un operador remoto mediante un ordenador portátil. Es uno de los primeros inventos para desactivar minas antipersonales, que causan cuantiosas víctimas entre la población civil y el personal de desactivación en todo el mundo.

Entre los robots desactivadores de explosivos hay que citar a Sally, desarrollado por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (Maryland – EEUU). Es superior a sus homólogos por estar equipado con miembros artificiales que han sido diseñados para amputados humanos y que, por tanto, se acerca bastante a la funcionalidad del brazo y la mano humanos. Las prótesis confieren a Sally unas capacidades funcionales inéditas hasta ahora en este tipo de robots.

Robots ‘liquidadores’ en Fukushima

El escenario de un accidente nuclear es el ideal para sustituir los humanos por máquinas robotizadas, como se ha hecho en Fukushima (Japón). Según informaba Worl Nuclear News, en dicho accidente, la unidad 2 de la central nuclear quedó relativamente intacta y sellada, lo que retenía la contaminación en su interior. Un pequeño robot llamado Raccoon (Mapache) inició el trabajo de aspirado y fregado sistemático. Unos meses más tarde recibió el apoyo del robot Husqvarna DX-140, fabricado en Suecia, con un peso cercano a la tonelada y que había sido previamente modificado por Toshiba. Para su función específica, fue equipado con 12 cámaras, un dosímetro de radiación y dos accesorios para su brazo: una fregona química y una boquilla de aspiración. Controlado remotamente, el DX-140 podía desplazarse, estabilizarse con cuatro patas extensibles y utilizar su brazo para limpiar áreas de las paredes entre 1,8 y 5,0 metros por encima del nivel del suelo.

Huelga decir que la única alternativa viable al uso de robots era enviar a una muerte segura –una hora de supervivencia con los niveles de radiación existentes en el lugar- a liquidadores humanos que hubieran tenido que efectuar las tareas de limpieza con limitaciones físicas que no tienen las máquinas robotizadas. Ya sabemos cuál fue el destino de la práctica totalidad de los liquidadores que actuaron –casi al descubierto- en Chernobil.

En el escenario de Fukushima, la radiación también bloqueó a las máquinas liquidadoras. En abril de 2015, Tepco, empresa que explota la central, hizo un experimento consistente en introducir un robot en el reactor número 1 del recinto, que grabó algunas imágenes. Pese a su diseño específico para aquel entorno radiactivo, la máquina no superó las 3 horas de actividad (sus creadores le asignaban una vida útil de 10 horas escasas). Las mediciones de la radiactividad oscilaron entre los 7 y 9,7 Sievert (SV) / hora, y picos aún superiores. La dosis admisible para trabajadores en la Unión Europea es de 100 miliSievert en cinco años (lo que equivale a una inapreciable fracción de la radiación registrada en el reactor 1 de Fukushima por el robot).

Otras especialidades de los robots

• Exploración del espacio

La aplicación más común es la manipulación remota de los robots (ROV – Remote Operated Vehicle). Los mismos pueden orbitar libremente o posarse sobre cualquier superficie para la exploración. Facilitan una recogida de datos que sería imposible para los humanos sin el apoyo de estas máquinas. Los brazos mecánicos también multiplican la capacidad de los humanos en las misiones espaciales.

• Cirugía remota y mínimamente invasiva

La cirugía asistida por robots aumenta las capacidades de los cirujanos a cotas inimaginables hace una década. Los robots quirúrgicos son dirigidos por personal médico que usa un ordenador para manejar los instrumentos fijados en los brazos del robot. Esta técnica permite la tele-cirugía, ya que el cirujano que dirige al robot no tiene necesidad de estar en la sala de operaciones. La cirugía asistida por robot ha mejorado las limitaciones de la cirugía mínimamente invasiva y tiene muchas ventajas sobre la cirugía convencional (abierta), como mayor precisión, menores incisiones, dolor y pérdida de sangre

• Exploración subacuática

Las máquinas, que pueden hacer inmersiones con una profundidad y una duración impensables para humanos, equipan sensores, cámaras de alta definición y otros sistemas que ayudan a los científicos a explorar bajo el agua, o a los técnicos a explorar barcos y acometer operaciones de rescate. Todo ello con la seguridad de operar estos dispositivos en modo remoto.

• Limpieza de conductos

En espacios que son peligrosos y restringidos, los robots pueden efectuar una limpieza más eficaz que la que se conseguiría con unos cepillos manuales. Se evita además la exposición humana a nocivos productos químicos y enzimas procedentes de los ácaros del polvo.

• Combatir el crimen

Es el caso típico del ‘RoboCop’ (Robot policía), que combate el crimen sin poner en riesgo la vida de los agentes de policía. Estos cuerpos emplean robots que llevan cámaras frontales y dorsales con visión por infrarrojos. Ingenios de última generación como ‘Robotex’ son resistentes al agua y pueden subir escaleras. Otros robots policiales se equipan con cañones de agua que utilizan para neutralizar al criminal.

• Sellar fugas de petróleo

Siempre en modo remoto, estos robots obedecen las instrucciones de humanos que trabajan desde un centro de control: toman imágenes de la avería y aportan información crítica de la misma y el entorno para que los técnicos pongan a punto una solución. Están dotados de brazos hidráulicos con herramientas intercambiables, como sierras o cortadores que se emplean en las tareas de reparación.

• Investigar entornos peligrosos

Crece el uso de los robots para entrar en un volcán con periodos de actividad o recopilar información y buscar víctimas en un edificio que ha sufrido un incendio o un derrumbe.

• Robots en tareas agrícolas

En la fábrica o en el campo, los robots pueden trabajar más rápido y con mayor eficiencia, liberando al factor humano del trabajo intensivo y más difícil. Pueden moverse autónomamente por los campos de cultivo y realizar actividades de horticultura como poda y desherbado, fumigación de pesticidas y monitorizado del crecimiento de las plantas.

Jetpack, el desafío a las alturas

Una compañía neozelandesa (Martin Jetpack) puede revolucionar la protección anticaídas en los trabajos verticales con su Jetpack, un vehículo aéreo diseñado inicialmente para emergencias, pero que podría aplicarse en trabajos de altura. Los usos comerciales de estas ‘mochilas voladoras’ han dejado de ser ciencia-ficción.

Inspirado en un ingenio previo (1981) con autonomía de 1 minuto, el Jetpack actual tiene una autonomía de vuelo de más de 30 minutos y velocidades de hasta 74 km/h y altitudes que pueden superar los 3.000 pies (más de 1.000 metros).

Martin Jetpack, nominado entre los 50 mejores invenciones de la revista Time en 2010, es la primera mochila de vuelo del mundo con un variado potencial de uso que incluye rescate-emergencias, usos militares, recreativos y comerciales, en modo tripulado y no tripulado.

Estamos ante una tecnología tan puntera como lo fue el helicóptero en su momento. El Jetpack puede despegar y aterrizar en vertical (VTOL –Vertical Take-off and Landing) y, debido a sus reducidas dimensiones, puede utilizarse en espacios restringidos: cerca o entre edificios, cerca de árboles o en áreas confinadas en las que otros ingenios VTOL como los helicópteros no pueden acceder.

El ingenio se ha diseñado con la seguridad en mente y la facilidad de manejo. Así, a diferencia de otros artefactos voladores, helicópteros incluidos, cuenta con un sistema de paracaídas balístico con capacidad para recuperar altura desde escasos metros del suelo en caso de que el sistema hubiera entrado en pérdida. Es, por tanto, uno de los artefactos ligeros de vuelo más seguros del mercado.

Como vehículo no tripulado, Martin Jetpack posee una capacidad funcional nada desdeñable ya que puede desplazar cargas de hasta 120 kg, muy por encima de los Quadcopters (drones) con capacidad para unos pocos kilogramos.