Robótica eficiente con Inventor
El grupo de Robots y Máquinas Inteligentes del Centro de Automatización y Robótica ha creado una solución que que ayuda en la recolección del cultivo de algas para alimentar a la población y contribuye en la limpieza de océanos. Se trata de un robot acuático que ha sido posible con un gran ahorro de costes y tiempo gracias a soluciones Autodesk como Inventor y HSM.
Diseño del robot
Un compromiso tecnológico con el medioambiente
El grupo de Robots y Máquinas Inteligentes del Centro de Automatización y Robótica (UPM-CSIC) comenzó su andadura de la mano del Catedrático Rafael Aracil quien, junto a sus estudiantes, empezó a trabajar en el control de diferentes mecanismos paralelos de dinámica compleja. Entre estos estudiantes se encontraba Roque Saltaren, quien hoy es profesor del CAR y colabora en la aplicación de estos mecanismos en aplicaciones subacuáticas.
Entre las creaciones del grupo destaca el robot REMO, un robot de desplazamiento vectorial con geometría variable. Posteriormente, se desarrolló diverbot, un robot humanoide transformable para tareas de inspección y recolección submarina, operado por una persona con un traje a distancia, de forma que el robot imita sus movimientos. Más adelante, se elaboró un robot simulador de inmersión física por cables, que emula que cualquier cuerpo rígido este sumergido en un fluido. Por último, crearon UDRONE, un robot con forma de dron que puede realizar tareas de manipulación en entornos submarinos como la recolección de productos sembrados en el fondo del mar o de desperdicios.
Todo un proceso del que hasta el momento se han generado alrededor de 10 patentes de utilidad, las cuales han sido acompañadas por varias decenas de publicaciones científicas dando así reconocimiento a la labor del grupo.
UDRONE: Un robot diseñado con 3D paramétrico
El robot UDRONE es un robot modular sumergible con capacidades de manipulación de objetos bajo el agua. Es un robot teleoperado, cuya fuente de potencia se encuentra en superficie y que cuenta con un gripper que le permite hacer tareas como agarrar objetos bajo el agua. Esto permite darle un uso generalizado en varias tareas, sin embargo, el grupo de trabajo escogió potenciar la recogida de diferentes elementos que son cultivados bajo el agua y que sirven para solucionar problemas alimenticios a nivel mundial.
Entre los desafíos que surgieron en la construcción del robot se encuentran la construcción y elaboración de las propias piezas, puesto que contemplaban un presupuesto inicial relativamente bajo para un prototipo.
En este sentido, la solución de Autodesk, Inventor, les ayudó en el diseño 3D paramétrico y en la construcción de UDRONE, junto a sus herramientas de simulación dinámica para dimensionamiento de actuadores. Incluso, Inventor sirvió para realizar el proceso completo de ensamble en modo presentación para documentar el proyecto. Por otro lado, plugins como HSM permitieron hacer fácilmente la migración de este a las fresas CNC donde fabricaron alrededor del 80% del robot, gracias a la generación de código . Por último, CFD Autodesk sirvió para hacer parte de la validación del proceso de identificación de los coeficientes hidrodinámicos con los cuales se generó un artículo sobre este tipo de identificación.
El siguiente paso será mejorar la autonomía del robot y automatizar procesos de recolección con la mínima intervención humana. Para ello, el objetivo es darle más capacidad de cómputo y de operabilidad.
Simulación dinámica para elección de actuadores.
Una reducción de costes y tiempo con Inventor
En términos de diseño CAD, se utilizaron algo más de cinco meses para la primera versión y alrededor de siete meses para trabajar el diseño propuesto. Ahora, sin embargo, Inventor les permite reducir el tiempo del diseño y el rediseño. De hecho, pueden realizar cambios en cuestión de minutos. La simulación dinámica, el dimensionamiento y la elección de motores ha permitido, no solo la reducción de tiempos, sino también de costes al haber seleccionado correctamente el actuador.
Además, a nivel funcional operacional tiene un valor elevado. A partir del diseño 3D creado en Inventor se pudo hacer la generación del código de la Fresadora CNC (Control Numérico Computarizado). Esto permitió hacer la fabricación de hasta el 80% del robot con material y fabricación propia abaratando los gastos del prototipo. Es más, la generación del código por parte de HSM es un aliciente en los procesos de CAM (Manufactura Asistida por Ordenador).
Robots para optimizar el cultivo de algas
Actualmente en la costa sur de España, en la ciudad de Cádiz, un chef está proponiendo renovar la comida proveniente del mar con productos como un tipo de arroz que se puede cosechar en secciones del mar. De hecho, hoy en día, existen varios tipos de productos que se pueden producir bajo el agua, y hay diversos tipos de alga que permiten obtener nutrientes de ellas.
Ahora bien, para realizar el cultivo de algas, es necesario que las personas se sumerjan para recogerlas de forma manual. ¿Qué pasaría si en lugar de una persona ese oficio repetitivo lo hiciese un robot?
“Para nosotros como investigadores es encontrar nuevas estrategias para brindar soluciones a los problemas del mundo, y que más que brindar una estrategia que permita solucionar la recolección de alimentos y satisfacer la demanda alimenticia de determinada zona donde exista mar, pero no terrenos fértiles”.
Juan Sebastián Cely Gutiérrez
Investigador, UPM-CSIC
Según el grupo de Robots y Máquinas Inteligentes, si la cosecha la realizasen flotas de robots, en vez de buzos, los costes operacionales serían menores. Ese es el objetivo, por tanto, que persigue la propuesta de implementación tecnológica: solucionar un problema de la sociedad.
Agradecimientos:
Esta investigación fue apoyada por: Proyectos del Gobierno de España bajo el proyecto DPI2014- 57220-C2-1-P, proyecto PGC2018-095939-B-I00, en parte por el proyecto “RoboCity2030 DIH-CM Madrid Robotics Digital Innovation Hub, S2018 / NMT- 4331” y financiado por los “ Programas Actividades I + D en la Comunidad de Madrid”, y en parte por los Fondos Estructurales de la UE.
Con la colaboración de:
Juan Sebastián Cely Gutiérrez
Investigador en UPM-CSIC