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Hannover, Alemania - Febrero de 2018

Robots con sensibilidad

Los sensores multimodales allanan el camino hacia la automatización flexible y la interacción efectiva entre humanos y máquinas en aplicaciones industriales.

Los robots pueden aliviar a los humanos de tareas monótonas, difíciles y peligrosas, y por eso han logrado consolidarse en todos los sectores de la economía, desde la producción industrial, hasta la logística y la agricultura.

Por definición, un robot inteligente puede percibir y responder a su alrededor, lo cual le permite desempeñar operaciones complejas, por ejemplo, sujetar objetos e interactuar de forma flexible y segura con humanos. Pero para este fin, el robot requiere sensores que entreguen información sobre su entorno.

Al igual que el cerebro humano procesa información sensorial proveniente de distintas fuentes, un robot inteligente debe estar en la capacidad para, simultáneamente, detectar y evaluar varios sucesos. Es ahí en donde los sensores multimodales cobran protagonismo.

Sensores multimodales

Los robots estacionarios y móviles son usualmente equipados con cámaras 2D, 3D y escáneres láser. No obstante, ante condiciones de iluminación adversas y objetos ocultos, la precisión de estos sistemas ópticos puede verse comprometida. Por este motivo, investigadores del Instituto de Antropomática y Robótica y del Laboratorio de Automatización de Procesos y Robótica Inteligente del Instituto de Tecnología Karlsruhe (KIT), han trabajado en el desarrollo de nuevos sensores que mejoren los sensores ópticos convencionales.

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En la mayoría de casos, los sensores se ubican en brazos robóticos y los sujetadores están restringidos a una sola función, como detectar objetos basados en factores como proximidad o presión. Pero los sensores de proximidad táctiles capacitivos desarrollados por KIT unen las dos funciones simultáneamente.

Cada módulo del sensor está dividido en tres capas: la inferior es un electrodo plano; la intermedia está hecha de un material aislante compresible, por ejemplo, plástico espumado; y la superior consiste en varios electrodos dispuestos geométricamente. El número y forma de estos electrodos varía de acuerdo con la aplicación y la unidad electrónica de control está separada del módulo del sensor; éstos pueden ser desplegados individualmente o como parte de un sistema de sensores interconectados.

Cuando un objeto se acerca al robot, éste altera el campo eléctrico alrededor del sensor. El sensor usa este efecto para detectar el movimiento y la proximidad al objeto. La compresión mecánica de la capa intermedia lleva a un cambio en la capacitancia eléctrica entre los electrodos. De esta manera el sensor es capaz de derivar información táctil.

Según explica el Dr. Björn Hein, líder del Grupo de Robots Industriales del KIT, “los electrodos en la capa superior pueden ser combinados libremente y esto nos permite alcanzar un compromiso entre el rango y la resolución espacial de los sensores”. De esta manera, los módulos pueden ser combinados para crear áreas de sensores de distintos tamaños.

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Los sensores de proximidad táctiles capacitivos mejoran significativamente la flexibilidad y agilidad de la producción industrial automatizada. Adicionalmente, optimizan la seguridad en la interacción humano-máquina, pues detectan y localizan personas aproximándose y emiten una señal de alarma cuando se sobrepasa un límite de seguridad preestablecido. En dichos casos, el robot disminuye su velocidad o se detiene por completo. Lo anterior representa una gran contribución en la colaboración humano-robot en los casos en trabajan en la misma área.

El KIT demostrará el potencial de sus sensores de proximidad táctiles capacitivos en stand B16 del Hall 2 del show de Investigación y Tecnología de Hannover Messe 2018. De igual manera, presentará otros desarrollos en el stand K51 del Hall 27de Energía.


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