Robots que assisteixen persones grans, retiren escombraries, cullen fruita i aixequen pes

Robots capaços de donar assistència a persones grans o dependents, que obrin armaris, aixequin persianes i recullin el correu, que moguin dispositius pesants en fàbriques, que portin a terme tasques de vigilància i seguretat, neteja i reciclatge d’escombraries, robots amb ús agrícola capaços de recollir la fruita, que tallin peces de carn, que s’encarreguin del manteniment de boscos i de la unió i enganxat de peces en la producció de soles de calçat. En això, i més, treballa la indústria, i per aconseguir-ho és clau que els dispositius robòtics tinguin cada vegada més autonomia. Les universitats d’Alacant i Miguel Hernández d’Elx (UMH) investiguen, desenvolupen i proven algoritmes que faran possible que això no sigui ciència-ficció: l’objectiu és que siguin capaços de resoldre tota mena de situacions en entorns complexos.

La presència dels robots autònoms és cada vegada més alta en la vida diària. Dos exemples clars en són els aspiradors que netegen les cases i els drons que volen amb les seves càmeres. Per dotar de més mobilitat aquests dispositius robòtics, la Generalitat ha impulsat un projecte emergent, del qual forma part el grup de recerca Automatització, Robòtica i Visió per Computació, pertanyent a la Universitat Miguel Hernández. Els investigadors universitaris treballen en el desenvolupament d’algoritmes que permetin que els robots tinguin cada vegada més capacitat de resoldre per si sols situacions imprevistes en entorns complexos, com poden ser un hospital, un aeroport o un museu. «Alguns d’aquests robots funcionen de forma autònoma per fer tasques sistemàtiques en entorns tancats. D’altres funcionen de manera teleoperada, amb una persona que pren el control de la màquina. El nostre objectiu és dotar-los de més autonomia perquè siguin capaços d’operar en entorns més complicats i fer tasques més complexes de forma independent», resumeix així la recerca el professor del Departament d’Enginyeria de Sistemes i Automàtica de la UMH Luis Payá Castelló. «Un dels problemes que cal resoldre és el de la creació de mapes i localitzacions mitjançant informació visual», afegeix el docent.

La majoria dels dispositius compten amb una càmera instal·lada que és capaç de captar imatges panoràmiques del seu entorn. La part positiva és que, amb una sola imatge, el robot obté una informació completa del que l’envolta. El problema és que aquesta fotografia suposa molta informació que cal saber processar per extreure’n el més significatiu de forma òptima. En aquest punt entra en joc la tasca de recerca de la UMH, que crea i estructura mapes perquè la comunicació entre persona i màquina sigui cada vegada més fluida. «Un problema que tenen els algoritmes de creació de mapes és que pot ser que funcionin molt bé, però que dificultin la comunicació entre persona i robot. Una altra trava en el dia a dia és la complexitat dels entorns socials i els canvis imprevistos», afirma Payá Castelló. El nivell d’il·luminació és un altre factor que cal tenir en compte. «Es pot donar el cas que aquest mapa visual es creï un dia lluminós d’estiu i que, quan li donem ús al dispositiu, s’estigui fent fosc», remarca el professor universitari sobre els diferents escenaris a què estan donant solució des del campus il·licità. Un dels treballs que realitza el grup de recerca vol aconseguir que els robots tinguin més capacitat per organitzar la informació que reben i comparar les imatges que capten. Això els permetria oferir respostes més ràpides, fins i tot quan estiguin actuant en escenaris amb molta concurrència de persones que tapin la presa de dades.

El grup Automàtica, Robòtica i Visió Artificial de l’Institut de Recerca Informàtica de la Universitat d’Alacant (Aurova), dirigit pel professor Fernando Torres, ha construït un robot amb un carretó manual que han modificat per complet per automatitzar-lo. El resultat és un robot terrestre capaç de navegar de manera autònoma per exteriors amb un braç robòtic dotat amb un algoritme de qualificació d’agafament per recollir envasos de plàstic i vidre. La recollida d’escombraries és l’aplicació pràctica del projecte «Manipulació mòbil per a entorns exteriors no estructurats (Momue)», en fase d’experimentació al campus i que és possible gràcies a uns sensors que permeten al robot autolocalitzar-se en l’entorn pel qual navega i detectar objectes que poden catalogar-se com escombraries, expliquen Francisco Candelas, investigador coordinador amb Santiago Puente, i Pablo Gil, director de l’Institut Universitari de Recerca Informàtica, que acaba d’acabar la seva participació com a coordinador del projecte europeu Commandia de sistemes multirobòtics per a l’acoblament de soles que busca automatitzar tasques manuals en la producció de calçat. En aquest cas, s’ha construït una cel·la robòtica amb la intervenció de diversos dispositius en l’enganxat de la sola a la forma, procés que sol realitzar manualment una persona amb una màquina que dona pressió i calor a la pega, i que és complex, perquè són materials flexibles que es deformen. Com va dir Gil, han utilitzat sensors tàctils a l’extrem de les peces per controlar l’agafament de les soles, informació digitalitzada, càmeres i algoritmes adaptats a les necessitats. En aquest projecte europeu, el Centre d’Innovació i Tecnologia Inescop va dissenyar la cel·la automatitzada i la integració de l’algoritme; la Universitat Sigma (França), la part de control; Coimbra (Portugal), la reconstrucció, i la Universitat d’Alacant, el control de la deformació amb dispositius mòbils. També va intervenir-hi la Universitat de Saragossa.

Al grup Automàtica, Robòtica i Visió Artificial de la UA li acaben de concedir el projecte «Cap a una integració de robots intel·ligents més gran en la societat: navegar, reconèixer i manipular», dins de la convocatòria Prometeu a grups d’excel·lència en col·laboració amb la Universitat Miguel Hernández, a què pertany el coordinador i catedràtic principal Óscar Reinoso. Aquest projecte utilitzarà tecnologia ‘deep learning’, una càmera multiespectral i una mà robòtica que perfecciona el dispositiu per recollir objectes. La intel·ligència artificial permetrà al robot discriminar entre aquests i classificar-los, donant-li informació dels materials, així com detectar la distància a terra. S’utilitzaran algoritmes per determinar si l’objecte és estable o pateix lliscaments i per estimar els punts d’agafament, que possibilitarà al robot triar entre estrènyer l’objecte o deixar-lo anar sense que es deformi.

Tornant al prototip amb què treballa ara el grup Aurova, el robot té una autonomia de 40 quilòmetres. Van començar amb ell el gener del 2019 i es troba en l’última fase (acabarà el juny del 2022). Compta amb finançament públic estatal (117.000 euros) i és desenvolupat per Torres, Gil, Candelas i Puente, juntament amb un tècnic contractat i dos becaris predoctorals.

El robot porta sensors a les rodes per conèixer la seva velocitat i evitar xocar; un receptor de GPS per saber on és; un lidar, un làser de visió tridimensional; un radar per mesurar la distància, i una càmera RGBD per identificar objectes. També, ordinadors a bord per tenir informació visual i controlar el moviment del vehicle, i funciona amb bateries de camió. Segons expliquen Gil i Candelas, la part de navegació, és a dir, el desplaçament evitant la gent i els obstacles, està bastant resolta; així com la de manipulació, i faltaria integrar-les totes dues. «L’aplicabilitat és àmplia. S’enfoca a la part de neteja i recollida d’escombraries perquè els plans estratègics en l’àmbit estatal tenen a veure amb sostenibilitat i reciclatge de productes; però pot utilitzar-se amb finalitats agrícoles per collir fruites; per manteniment de boscos, i per a paqueteria i missatgeria».

El grup de Robòtica i Visió Tridimensional (RoVIT) de la UA, dirigit per Miguel Angel Cazorla, treballa en el projecte «A2HUMPA: aprenentatge i anàlisi de comportaments humans per a monitoratge, assistència personalitzada i detecció primerenca de malalties». El seu objectiu és ajudar les persones dependents (amb discapacitat i persones grans). «Per fer-ho, ens proposem construir un sistema capaç d’identificar canvis en el seu comportament normal que pugui servir per detectar situacions anòmales (tremolors, desorientació, pèrdua de memòria) o per ajudar la detecció primerenca de malalties en persones aparentment sanes».

Aquest grup ha desenvolupat un robot, Pepper, un assistent que ja ha realitzat tasques assistencials en proves en residències per a la tercera edat. Les habilitats per a les quals està programat consisteixen a realitzar plans d’exercicis per millorar la mobilitat i fins i tot per recordar a una persona gran quan li toca prendre’s la medicació o que fa massa temps que no ingereix líquids. Ho fa possible un complex sistema de càmeres i sensors amb l’aprenentatge propi de la intel·ligència artificial. El robot per a ajuda a la llar es controla mitjançant veu.

Beneficis

Notícies relacionades

La pena de mort s’allunya del cas Daniel Sancho

Educació fomentarà les mates manipulatives i l’oralitat

Tot i que la sanitat i l’educació estan entre els grans beneficiats d’aquestes recerques, les utilitats van molt més enllà. Els dispositius estaran capacitats per transportar objectes, obrir armaris, aixecar persianes o agafar el correu de la bústia. També es treballa perquè intervinguin en entorns industrials, en què moguin materials pesants, i fins i tot en alimentació. Hi ha empreses càrnies interessades, d’aquí les proves perquè els robots detectin la forma de les peces per no trencar-les o puguin fer operacions com talls. Els assistents també estan capacitats per a tasques de vigilància o seguretat, com alertar de la presència d’un intrús o d’un incendi.

¿Quin serà el futur de la recerca? El professor Payá Castelló respon a aquesta qüestió: «Sorgeixen idees i possibilitats de millora. Estem plantejant experiments relacionats amb entorns cada vegada més grans, variats i exigents, en què hi hagi canvis d’il·luminació i persones circulant. Afinar els algoritmes permetrà respondre a les situacions més inesperades».