La realidad mixta es clave para este proyecto.
El robot valenciano que aprende a pintar muebles imitando los movimientos de un profesional
La Universidad Politécnica de Valencia desarrolla un dispositivo automatizado con realidad virtual y mixta ante la previsión de la falta de relevo generacional en sectores artesanos como el de la restauración.
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La escena es la siguiente. Un restaurador de muebles se dispone a pintar una estantería. A su lado, un robot equipado con sistemas de realidad virtual y mixta observa atentamente cómo este restaurador realiza el trabajo. Posteriormente, almacenará en su memoria virtual todos esos movimientos y los aplicará en una tarea similar.
Este robot ha nacido este año en la Comunidad Valenciana, más concretamente en la Universidad Politécnica de Valencia. Allí, un equipo del Instituto de Automática e Informática Industrial (Instituto ai2), el Instituto Tecnológico de Informática (ITI) y el Centro de Investigación en Gestión e Ingeniería de Producción (CIGIP) de este centro universitario ha desarrollado un sistema robótico que ayuda a las empresas fabricantes de mobiliario a preservar el conocimiento de sus especialistas en pintura y, según explican, facilita también la incorporación de nuevos profesionales.
Y esto es porque ha diseñado un sistema de programación de robots colaborativos "fácil e intuitivo". La solución mejora las condiciones de trabajo de los operarios, reduce la dependencia de conocimientos altamente especializados y contribuye a disminuir los defectos de pintura y los tiempos de proceso.
"El sector del mueble se enfrenta desde hace años a una dificultad creciente para encontrar y retener especialistas en trabajos artesanales como la pintura", explica Francisco Blanes, investigador principal del proyecto en el Instituto ai2. "Se trata de trabajos que requieren una elevada experiencia y cuyo conocimiento suele adquirirse tras años de práctica, a lo que se suman unas condiciones de trabajo exigentes. Esto dificulta el relevo generacional y limita la capacidad de las empresas para mantener unos elevados estándares de calidad".
En este sentido, continúa Blanes, "el reto de mantener procesos altamente especializados es muy relevante para toda la industria europea, marcada por la escasez de profesionales cualificados y el envejecimiento de la fuerza laboral, con lo que nuestra línea de investigación se ha centrado en aportar soluciones a este problema creciente", apunta.
En este contexto, disponer de herramientas que permitan capturar la experiencia de los operarios y transferirla de forma sencilla a sistemas robóticos se convierte en un elemento clave para facilitar el relevo generacional y mejorar las condiciones de trabajo.
La solución desarrollada está equipada con un sistema de realidad virtual y mixta que permite que el operario teleopere el robot tanto en un entorno virtual como en el real. En ninguno de los casos el operario requiere de conocimientos previos de programación.
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Esto es gracias a que la tecnología desarrollada se basa en el principio de programación por demostración: la interfaz de interacción con el robot se basa en controladores inalámbricos que traducen los movimientos de las manos humanas en acciones precisas que guían el movimiento del robot.
Estos movimientos son almacenados y gestionados por la empresa en forma de librería de aplicaciones. El sistema permite, por tanto, ir más allá y ser aplicado a otro tipo de robots colaborativos que realicen otras tareas industriales complejas.
La tecnología se ha testado en la empresa de mobiliario Andreu World. El entorno de programación y despliegue desarrollado en AI-PRISM –así se llama el proyecto- permite configurar aplicaciones robóticas como las tareas de pintura de sus productos, hecho que facilita que los robots reproduzcan procesos complejos de una forma segura, precisa y repetitiva.
Su utilización contribuye, además, a reducir la exposición de los trabajadores humanos a entornos potencialmente peligrosos, ya que se ha dotado al sistema de la capacidad de medir las condiciones de la cabina de pintura, una especificidad del desarrollo en la que ha participado el ITI.
La UPV también ha contribuido a la implementación de la plataforma de integración, contextualización de información y despliegue de modelos de inteligencia artificial sobre sistemas robóticos, facilitando que las diferentes capacidades desarrolladas en el proyecto puedan combinarse y reutilizarse en nuevas aplicaciones industriales.
"Enseñar a un humano a programar un robot requiere tiempo y no todas las empresas pueden esperar a incorporar dicho conocimiento por la curva de aprendizaje que implica. Pero, por el contrario, la Programación por Demostración permite enseñar tareas a un robot guiándolo físicamente, a lo que desde el Instituto ai2 se la ha añadido la versión virtual mediante un gemelo digital del robot", comenta María del Mar Plaza Cano, investigadora del proyecto en el Instituto ai2, quien ha participado en el desarrollo del sistema de programación por demostración en el marco de su tesis doctoral.
La prueba piloto
"Las principales ventajas del sistema son la simplicidad, la rapidez y la facilidad de aprendizaje, ya que no requiere conocimientos avanzados de código ni habilidades de programación. Además, al acelerar la formación de los operarios, se incrementa la calidad del trabajo y la seguridad laboral", comenta la investigadora.
El proyecto AI-PRISM se cerró el pasado 11 de marzo con la revisión de los resultados por parte de la Comisión Europea y visita al laboratorio de Industria 4.0 del Instituto ai2 (UPV) para ver otros pilotos del proyecto. Asimismo, se realizó una demostración del sistema de programación por demostración en las instalaciones de Andreu World, el cual recibió críticas muy positivas por parte de los expertos asistentes.
Más allá de los avances tecnológicos, AI-PRISM ha perseguido un objetivo claro: demostrar que es posible desarrollar soluciones de inteligencia artificial y robótica que sitúen a las personas en el centro. La coordinación técnica, liderada desde la UPV, ha contribuido a integrar las diferentes tecnologías del proyecto en una plataforma común orientada a facilitar su adopción por la industria sin perder de vista aspectos como la seguridad, la usabilidad y el bienestar de los trabajadores.
En ese contexto, el sistema de programación por demostración ha sido catalogado por la Comisión Europea, a través de su iniciativa Innovation Radar, como una innovación con un alto grado de madurez tecnológica y preparada para su llegada al mercado, ya que responde a necesidades ya existentes en el sector industrial al que va dirigido, lo que refuerza su potencial de transferencia y adopción empresarial.
