Brazos inteligentes que flotan

Se mueven como serpientes y acceden a espacios demasiado estrechos o peligrosos para los humanos. Los robustos brazos robóticos de la empresa HiBot con sede en Tokio llevan la inspección, el mantenimiento y la reparación a nuevos niveles.

En el pasado, el mantenimiento no se tenía muy en cuenta a la hora de construir plantas industriales, edificios o puentes. Como consecuencia, el mantenimiento de instalaciones antiguas es caro y muy complicado. Sin embargo, con la ayuda de los modernos robots de mantenimiento, reparación y reacondicionamiento (MRO, por sus siglas en inglés), hoy en día es posible detectar, inspeccionar o predecir daños a un coste razonable. Esto permite seguir utilizando infraestructuras esenciales y previene interrupciones en el servicio y accidentes. Michele Guarnieri, CEO de HiBot, explica: «Básicamente, estamos salvando vidas que están en peligro a causa de un mantenimiento inadecuado». Como muestra esta historia de la empresa, la seguridad de la propia inspección también desempeña un papel importante.

Aplicación en Fukushima

En colaboración con el profesor Hirose del Instituto de Tecnología de Tokio, de donde salió originalmente el HiBot, la empresa ha desarrollado un brazo de gran alcance y con múltiples extremidades que fue utilizado durante el desmantelamiento de la central nuclear de Fukushima Daiichi en 2016. Durante dos semanas, el robot móvil grabó vídeos y recopiló imágenes en 3D dentro del edificio del reactor, que resultó destruido por una explosión de hidrógeno tras el tsunami de 2011. Un grupo de especialistas controló la inspección de la central de forma remota enviando comandos de alto nivel en tiempo real. En esta misión se obtuvieron datos muy sorprendentes con un nivel de detalle sin precedentes, lo que facilitó la planificación y el control de la posterior retirada de escombros.

A causa de la contaminación radioactiva, no era posible utilizar personas este importante trabajo. El hecho de que también fuera necesario proteger los motores y componentes electrónicos —por lo que fueron alojados en la base del manipulador— explica los altos niveles de radiación.

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Inspección multicapa

HiBot desarrolló el brazo Float Arm, delgado y ligero, sobre la base de la aplicación en Fukushima. A diferencia de manipuladores convencionales de grandes dimensiones, puede montarse fácilmente en diferentes plataformas o grúas, así como utilizarse en espacios reducidos. Este ingenioso diseño que alcanza hasta 7,5 metros de longitud se asemeja a los tendones de una mano humana. Por otra parte, hay pendientes de aprobación varias patentes para este concepto único de compensación de peso.

La versión básica está equipada con una cámara de inspección con un zoom óptico muy potente, una sonda ultrasónica, un sensor 3D y varias cámaras de navegación distribuidas a lo largo del cuerpo. Dependiendo de la aplicación, estos componentes pueden ser reemplazados por otros, como cámaras de infrarrojos o simples herramientas de mantenimiento. Esto significa que el Float Arm también puede llevar a cabo tareas relacionadas con la inspección, desde la limpieza o el revestimiento de depósitos de combustible hasta la inspección de tuberías por ultrasonidos en racks de gran altura y la inspección visual de recipientes a presión, por ejemplo.

Los datos obtenidos a través de múltiples sensores sirven de ayuda para la navegación —que también puede realizarse de forma semiautónoma— y la construcción de modelos 3D de los objetos. Esto hace que las misiones de inspección planificadas sean más seguras y rápidas.

Un robot similar a un anfibio

La velocidad es un criterio especialmente fundamental en la aviación. Michele Guarnieri explica: «Estamos desarrollando un Float Arm específico para la inspección de aeronaves. Ya sea para desplazarse por el fuselaje, los depósitos de combustible de las alas u otros espacios reducidos, este brazo de inspección es una alternativa rentable a las complejas soluciones de inspección convencionales, que requieren mucho tiempo».

La demanda de equipos de inspección fiables y eficientes también es alta en otros sectores industriales. El CEO estima que el mercado de los sistemas no destructivos de inspección y pruebas alcanzará los 12 600 millones de dólares en 2024. HiBot, por ejemplo, también está actualmente desarrollando robots anfibios para entornos hostiles como zonas anegadas o tubos de calderas. El equipo, formado por más de 30 empleados, también está experimentando con un dispositivo de inspección muy delgado que puede arrastrarse. El Squid, por ejemplo, fue diseñado para introducirse en tubos de 50 milímetros en la industria química.

HiBot también ha diseñado un Float Arm específico para la inspección de aeronaves.

Análisis de datos con inteligencia artificial

Debido a que una herramienta moderna no basta para satisfacer hoy en día los requisitos de MRO, una plataforma inteligente combina los robots de campo con servicios inteligentes. HiBox permite a los usuarios visualizar, analizar y procesar los datos de la inspección haciendo uso del aprendizaje automático con el fin de identificar defectos de manera autónoma. Sin embargo, esta herramienta va más allá del tema del software y ofrece una integración sin fisuras en el hardware. Como resultado, la navegación autónoma, la monitorización del estado del robot y otros servicios permiten que el usuario aproveche al máximo las funciones de los robots. HiBox se utiliza tanto para hacer el seguimiento de las inspecciones como para comparar los datos obtenidos de diferentes procesos de inspección. Es decir, no solo se lleva a cabo el mantenimiento predictivo de la infraestructura, sino también la monitorización de los robots sobre la base de su estado.

Este sistema listo para usar y procedente de un único proveedor acelera el trabajo de MRO y la creación de informes iniciales mejora considerablemente esas calidades. Michele Guarnieri añade: «Con la integración progresiva de herramientas inteligentes, HiBox evolucionará paso a paso». Además, los especialistas en robótica de Tokio lanzarán próximamente un modelo de negocio de «robot como servicio», incluyendo asistencia técnica en tiempo real en todo el mundo.

Float Arm: inspección de infraestructuras con sensores visuales y de ultrasonidos simultáneamente.

Posicionamiento de hasta 16 ejes

A pesar de que utiliza tecnologías sofisticadas como el control de robots similares a serpientes, SLAM o la fusión de sensores, HiBot únicamente confía en los motores de maxon. Hiroshi Ito, director de proyectos de maxon Japan, destaca lo siguiente: «Tras años realizando pruebas, el equipo de HiBot acabó convencido de la precisión, la fiabilidad y la amplia gama de los motores maxon. Para garantizar un alcance y una movilidad razonables, los motores —como el propio Float Arm— debían ser ligeros y compactos, pero al mismo tiempo ofrecer un par relativamente alto». Dependiendo de la distancia que debe alcanzarse, el Float Arm puede tener entre 10 y 16 ejes, posicionados mediante motores sin escobillas de los tipos EC 9.2 flat, EC 20 flat, EC 32 flat y EC 45 flat.

Uno de los principales retos fue integrar el sistema electrónico en el bastidor sin que esto afectara al equilibrio y a la masa, permitiendo el funcionamiento del Float Arm sin restricciones. Aquí sería apropiado, aunque de forma no intencionada, un aforismo del escritor suizo Walter Fürst: «Lo factible comienza donde acaba tu brazo». Esto, por supuesto, se refiere al brazo del operador humano.