Robots móviles autónomos: un impulso para la vigilancia y el mantenimiento industrial
Raúl Sebastiá
Director del departamento de Ingeniería
Robotnik
1. INTRODUCCIÓN
En la cuarta revolución industrial, las nuevas tecnologías desempeñan un papel fundamental para fortalecer los sectores de mantenimiento, seguridad y vigilancia. La seguridad en instalaciones industriales, la vigilancia de áreas de distinta naturaleza, la monitorización de infraestructuras críticas o el mantenimiento predictivo, son una prioridad para organizaciones de todos los tamaños y sectores.
Dichos sectores afrontan actualmente dificultades significativas para encontrar personal cualificado debido a que, frecuentemente, este tipo de tareas implican riesgos para los trabajadores, desarrollándose muchas veces con condiciones climatológicas adversas en horarios variables y complejos.
Automatizar las tareas de mantenimiento y vigilancia mediante robots móviles autónomos (AMR, por sus siglas en inglés) representa una solución disruptiva para mejorar la calidad de los servicios (incluso en ubicaciones de difícil acceso), reducir costes, prevenir y minimizar riesgos o aumentar la seguridad del personal.
Este artículo proporciona una aproximación a la robótica de inspección, aplicaciones frecuentes y estado de desarrollo de la tecnología.
2. VISIÓN GENERAL DEL MERCADO DE LA ROBÓTICA DE INSPECCIÓN
La robótica de Inspección y Mantenimiento aumenta cada año en un 20% aproximadamente. Este crecimiento se debe a una demanda del mercado y a la importante evolución tecnológica de los últimos años.
Desde una perspectiva sociológica, se trata de un área en el que las necesidades del mercado exigen un ritmo muy superior al de la realidad reguladora. Esto ha impulsado que la tecnología al servicio de las tareas de inspección esté en un punto mucho más avanzado que la normativa vigente.
Las tareas relacionadas con la vigilancia o el mantenimiento, están basadas históricamente en la presencia humana para tareas como el patrullaje de áreas delimitadas, la supervisión de irregularidades o la respuesta a incidentes. Sin embargo, los equipos humanos presentan ciertos límites inherentes a la resistencia física como la fatiga, la disminución en la atención o la complejidad para operar en ciertos entornos hostiles como zonas con productos químicos nocivos.
Los AMR emergen en este contexto como una solución para complementar y potenciar la labor del equipo humano, presentando una serie de beneficios:
- Eficiencia: los AMR pueden patrullar áreas de gran extensión de manera constante y precisa al margen de las condiciones climáticas u otros factores ambientales adversos.
- Aumentan la seguridad laboral: reducen la exposición del personal a situaciones peligrosas, mejorando las condiciones de trabajo y disminuyendo el riesgo de lesiones.
- Recopilación de datos: son capaces de registrar y procesar datos precisos, incluidas imágenes y videos, convirtiéndose en una herramienta invaluable para investigaciones posteriores, pruebas legales o implementación de mejoras en los protocolos de seguridad.
En paralelo, surgen desafíos como la seguridad cibernética [1] o la normativa y legislación que rige el uso de robots autónomos, siendo algunas de las áreas más conflictivas y el foco de atención de ingenieros, investigadores, profesionales del sector tecnológico e instituciones públicas reguladoras.
RB-WATCHER, robot móvil autónomo para Inspección y Vigilancia.
3. MARCOS PARA LA INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS ROBOTS DE INSPECCIÓN
La Unión Europea ha iniciado una serie de acciones destinadas a abordar los desafíos en la industria de la seguridad a través de diferentes campos de investigación e iniciativas que promueven la obtención de una respuesta colectiva capaz de propiciar un marco competencial. Se presta especial atención a que las tecnologías y soluciones innovadoras derivadas de estas iniciativas sobre seguridad, respeten plenamente las preocupaciones éticas y garanticen los derechos fundamentales en ámbitos sensibles como la Inteligencia Artificial o la biometría.
Las vías de investigación e innovación de la Unión Europea para el periodo 2021 - 2027, se materializan en el programa Horizon Europe, que dispone de 1.600 millones de euros para proyectos de investigación en seguridad civil.
Estos proyectos permiten a empresas, fabricantes, institutos tecnológicos y universidades elaborar desarrollos conjuntos que acorten la brecha entre investigación y mercado. Así ha sucedido con la robótica móvil de Inspección y Mantenimiento, que en los últimos años ha alcanzado un nivel tecnológico sin precedentes.
Desde el departamento de I+D de Robotnik, se entiende que la robótica móvil se ha convertido en un aliado invaluable para la inspección industrial de infraestructuras civiles envejecidas como puentes, túneles o carreteras contribuyendo a su seguridad y al mantenimiento preventivo. Este es el caso de “Piloting”, un proyecto Horizon Europe que establece pilotos a gran escala en entornos de ingeniería civil reales para responder directamente a los principales desafíos de I & M en refinerías, puentes/viaductos y túneles deteriorados. HERON es otro de los proyectos europeos en el que trabajamos para desarrollar un sistema automatizado que realice tareas de mantenimiento y mejora de carreteras como el sellado de grietas, el parcheo de baches, rejuvenecimiento del asfalto, sustitución autónoma de elementos CUD o el pintado de marcas. En cuanto a la inspección industrial de áreas peligrosas, bajo el nombre de INMERBOT, Robotnik está desarrollando una solución robótica autónoma capaz de realizar tareas de inspección y mantenimiento en entornos altamente inmersivos integrando tecnologías hápticas, robóticas, sensores avanzados, inteligencia artificial y reconstrucción del entorno a partir de datos de sensores y cámaras de visión.
RB-VOGUI+, robot manipulador móvil para exteriores, usado en HERON
(proyecto Horizon Europe)
4. ROBOT DE INSPECCIÓN: INTERACCIÓN ENTRE PERCEPCIÓN Y ENTORNO.
Los robots de Inspección y Mantenimiento requieren una sensorización específica cuya configuración puede variar en función de las necesidades de la aplicación final. Un ejemplo de esto es el RB-WATCHER de Robotnik. Este robot móvil ha sido desarrollado para ejecutar tareas de inspección y vigilancia en cualquier espacio de interior o exterior, incluidas las zonas de difícil acceso o bajo condiciones climáticas adversas. Esta solución pretende superar las limitaciones que presentan los circuitos de cámaras estáticas de vigilancia en cuanto al alcance, flexibilidad y rapidez de respuesta. Es capaz de navegar y desplazarse de forma autónoma o teleoperada mediante localización basada en SLAM 3D y GPS, evitando obstáculos estáticos o dinámicos que puedan aparecer en su ruta y reportando datos en tiempo real al centro de control para su posterior análisis.
Incorpora tecnología avanzada como el software de reconocimiento de imágenes o una serie de sensores específicos: cámara de profundidad de campo, sensores de movimiento, cámara térmica, cámara Bispectral Pan-Tilt-Zoom, micrófono para captar sonidos ambientales y altavoces para la comunicación de instrucciones además de módulos de detección para la identificación de personas, incendios, vehículos u otros objetos sospechosos.
El monitoreo constante y preciso del entorno permite una respuesta rápida gracias a la transmisión de alertas al centro de control que se efectúa mediante correo electrónico, telegram u otros protocolos de mensajería como REST o MQTT. La robótica móvil autónoma ofrece un enfoque integral para la Inspección y Mantenimiento en el que la percepción multisensorial es esencial, tanto para las funcionalidades básicas (sensores inerciales, encoders o sensores de proximidad) como para las funciones avanzadas (cámaras térmicas o Lidar 3D), que logran una captación de la realidad mejorada y combinan con algoritmos, Inteligencia Artificial o Machine Learning para analizar el entorno con mayor profundidad y dar respuestas más inteligentes.
RB-WATCHER, robot móvil autónomo para Inspección y Vigilancia. Subestación Eléctrica
5. APLICACIONES REALES DE LA ROBÓTICA DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
En el área de la producción industrial se podría distinguir entre la inspección de calidad y la inspección perimetral. En cuanto a la primera, los robots o manipuladores móviles dotados de sistemas de visión artificial y sensores de alta precisión pueden llevar a cabo controles de calidad exhaustivos de maquinaria, piezas o productos, detectando defectos y variaciones mínimas. La inspección del perímetro se refiere a la supervisión de infraestructuras para garantizar la seguridad de la misma minimizando los errores humanos, registrando datos de manera fiable y evitando incidentes e irregularidades que conllevan costos económicos y humanos considerables.
5.1. Casos de uso reales
En la industria energética, los robots desempeñan un papel crucial en la inspección y el mantenimiento de instalaciones como plantas de energía o infraestructuras críticas como las subestaciones eléctricas donde el robot patrulla áreas de alto voltaje minimizando el riesgo para el personal y aportando una vigilancia continua que detecte en tiempo real cualquier irregularidad o fallo en el sistema, además de analizar la información recopilada para transmitir alertas si procede. Cada vez es más frecuente el uso de robots de vigilancia como el citado RB-WATCHER en entornos industriales para monitorizar infraestructuras críticas para detectar fugas, sobrecalentamientos y acceso no autorizado en fábricas y plantas de energía. Un ejemplo de mantenimiento industrial de infraestructuras críticas es el caso del robot de inspección desplegado en la subestación eléctrica de la compañía energética española EDP para optimizar el mantenimiento de la misma. Para esta aplicación, el robot móvil ejecuta tareas de monitorización, patrulla, detección de sobrecalentamientos, la transmisión de alarmas, navegación y recopilación de datos de alta calidad que se comunican en tiempo real al personal pertinente.
Robot móvil para tareas de Inspección y Mantenimiento autónomo en subestación eléctrica de EDP
Otro caso de uso es la flota de trenes robotizados, desarrollados por Robotnik, destinados a supervisar el buen estado del tramo en túnel de la línea con el fin de aportar seguridad y fiabilidad a la línea eléctrica de alta tensión entre Francia y España.
Flota de trenes robóticos desarrollada por Robotnik. Línea eléctrica de alta tensión fronteriza España - Francia
La línea tiene una longitud de 64,5 kilómetros, 33,5 en Francia y 31 en España, y atraviesa los Pirineos por un túnel de 8,5 kilómetros en la parte central del trazado. Se trata de un ambicioso proyecto europeo desarrollado por la sociedad de capital mixto INELFE (acrónimo de Interconexión Eléctrica Francia-España, sociedad formada por las compañías eléctricas públicas de cada país). Los objetivos de la interconexión entre ambos países son la optimización de la producción diaria de las centrales eléctricas, aumentar las oportunidades de operar con energías renovables y la mejora de las condiciones de suministro.
El robot tiene un funcionamiento autónomo sin precisar la intervención de personas para las tareas de inspección. El vehículo incorpora sensorización avanzada -cámaras de visión, cámaras termográficas o sensores de gas, por ejemplo- que suministra información del estado de las instalaciones que se encuentran en el interior del túnel, supervisando la seguridad y fiabilidad en esta línea eléctrica de alta tensión y el buen estado de la infraestructura.
La evolución de tecnologías como la Inteligencia Artificial, la Visión Artificial, el 5G o el data science amplían los límites operativos de la robótica móvil autónoma para que ejecute tareas no solo de forma mecánica, sino de forma inteligente.
A medida que avanzan, se expandirá la gama de tareas de Inspección y Mantenimiento que pueden llevar a cabo de manera autónoma y surgirán también nuevos escenarios que requieran robots de seguridad, que patrullarán de manera autónoma tanto en las instalaciones corporativas como, en algunos países, en espacios públicos.
REFERENCIAS
[1]. The Cybersecurity Strategy | Shaping Europe’s digital future
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