Compañero robótico

Instalaciones remotas en alta mar, polvorientas minas, sucias alcantarillas: entornos creados por personas para personas. Sin embargo, trabajar en ellos es peligroso. ¿La solución? El perro robótico de ANYbotics, que puede realizar inspecciones de forma autónoma. Fuimos a Zúrich para visitar uno de los mayores equipos de robótica de Europa.

Caerse, volver a levantarse. Una y otra vez. ¿Cómo coloco los pies? ¿Cómo aplico la fuerza? ¿Y cómo controlo el equilibrio? Cuando los niños aprenden a andar, van tanteando sus movimientos durante varias semanas. El «bebé» de Péter Fankhauser aprende de forma parecida, aunque sus piernas están compuestas de muelles, sensores y motores. Así, informa con orgullo: «ANYmal se enseñó a sí mismo a subir escaleras en una simulación. Al robot solo le llevó unas cuantas horas. Lo increíble es que, a diferencia de los humanos, miles de ANYmales aprenden con él. Esto es debido a que creamos copias virtuales». A cada una de estas copias se le asigna un objetivo general, como subir un tramo de escaleras lo más rápido posible. Luego se añaden perturbaciones, como ruido de sensores o viento. Como resultado, los programas aprenden a manejar estas situaciones de manera independiente. «Una vez que los procesos de aprendizaje simulados alcanzan un nivel óptimo, transferimos el control a todos los robots reales», afirma Fankhauser.

Ingeniero doctorado en robótica, está sentado en un colorido sofá en la sala de reuniones y habla con facilidad a la velocidad de la luz sobre el robot de inspección. Lo desarrolló junto con otros ocho miembros fundadores de ANYbotics, una empresa surgida de la universidad ETH de Zúrich. Nos explica que el ANYmal se parece a un perro y que puede moverse de forma autónoma, es decir, sin control humano ni wifi, en entornos industriales hostiles y sin que haya personas presentes. Lo realmente emocionante es que el entorno no tiene que estar específicamente diseñado para robots, como ocurre en grandes fábricas o almacenes. El ayudante de cuatro patas puede encontrar su propio camino, especialmente en espacios hechos para humanos. Fankhauser nos muestra vídeos de YouTube donde se puede ver a la máquina subiendo y bajando empinadas escaleras de acero, o andando por el bosque sobre raíces y caminos de grava. Mantiene el equilibrio sobre estrechas vigas de acero, se arrastra por debajo de trenes y mueve con seguridad a través de bobinas de cables de gran grosor sobre el suelo. ANYmal puede caminar fácilmente en agua poco profunda, sobrevivir a una tormenta de arena y no se resbala ni siquiera sobre una capa de nieve. Incluso lo vemos correr hacia atrás para repartir conejitos de chocolate de puerta en puerta en una ajetreada fiesta de Pascua. Estas situaciones requieren la máxima concentración incluso por parte de las personas.

Robot sonriente

¿Cómo lo hace el robot? ¿Es la programación particularmente difícil? «No, es relativamente sencilla», nos asegura nuestro especialista. Descubrimos más durante una visita a Zúrich. El complejo de ANYbotics no solo alberga oficinas y salas de reuniones, sino también un centro de pruebas y las instalaciones de producción de la empresa. Al entrar se tiene una sensación especial. Puede que sea el hormigueo que se siente cuando se están haciendo progresos. La emoción del cambio inminente: cuando notas que estás a punto de lograr un gran avance, como si formaras parte de algo grande. Gente en vaqueros y camisetas te saludan con entusiasmo en inglés. Aquí hay 21 naciones representadas, con 25 empleados más que hace un año. Se acaban de alquilar nuevos espacios y ANYbotics ha obtenido recientemente 20 millones de francos suizos de inversores. Este dinero se está utilizando para comercializar el último modelo de ANYmal, la versión D. Esto también supondrá una reestructuración: actualmente, un pequeño equipo interno fabrica alrededor de un robot por semana. A partir de 2022, un socio en Suiza producirá este ayudante de inspección en mayores volúmenes en una línea de montaje.

A pesar de este auge, ANYbotics se ha mantenido con los pies en la tierra. La energía de la startup todavía sigue ahí. En la oficina diáfana, las pizarras muestran complicadas fórmulas y diagramas, pero de vez en cuando se mezcla entre ellas un personaje de manga, como escapado de un cómic. Animales de peluche cuelgan de las lámparas de los escritorios. En la cocina se exponen las obras ganadoras del último concurso por equipos, pequeñas pinturas al óleo enmarcadas: ANYmal saludando desde el lomo de un unicornio, ANYmal deslizándose por el mar, ANYmal flotando en el espacio. A su lado, vastos continentes se extienden por la pared, cubiertos con fotos de clientes de todo el mundo. En medio de todo ello está el robot de aspecto amigable, corriendo, sentado, esperando. «Incluso con el prototipo C, nos preocupaba no solo el funcionamiento del robot, sino también las emociones que despierta su aspecto. Pudimos posicionar los ojos para que parecieran amigables. Son los conductos de ventilación del robot. La cámara de profundidad forma su boca. Un pequeño bisel hace que parezca un labio sonriente. Pequeñas cosas como esa ayudan a evocar sensaciones positivas», dice Fankhauser. El último modelo tiene una cara completamente diferente porque ANYmal D tuvo que hacerse más robusto para su uso industrial. Sin embargo, el modelo sucesor también tiene un aspecto bondadoso. «Queríamos crear un compañero robótico amigable, fiable y útil que sirviera de ayuda. Al fin y al cabo, se supone que complementa la mano de obra humana. Así que debe dar la impresión de estar diciendo: estoy aquí para ayudarte. Por cierto, esto descarta operaciones militares y misiones policiales».

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Ve, huele, oye... y grita

Los trabajos de inspección rutinarios son especialmente adecuados para la automatización con ANYmal. El CEO de ANYbotics repasa los números para demostrar que su valor se amortiza rápidamente: «Cada día perdido en reparaciones cuesta a los operadores de plantas industriales varios cientos de miles de francos. Así que las máquinas tienen que funcionar con el menor número de problemas posible». Actualmente, son personas las que principalmente hacen las rondas de inspección. «Es algo que funciona bien, al menos si conocen la planta y tienen experiencia. Pero esto requiere mucho tiempo y dinero, y a veces es muy peligroso». En instalaciones de alta mar, alcantarillas o minas, las personas están expuestas a altas presiones, electricidad, gases peligrosos, sustancias tóxicas, polvo y suciedad. Por ello, si una persona quiere inspeccionar las instalaciones, a veces es necesario desconectarlas primero, lo que cuesta dinero. Y luego está el problema de los costes de transporte. «Hay que transportar a los especialistas hasta las plantas, pero viaje en helicóptero puede costar fácilmente más de 30 000 francos suizos». Tras negar con la cabeza, Fankhauser añade: «A veces es necesario volar a la plataforma petrolera solo para accionar un simple interruptor». En el sector de alta mar, ANYmal se amortiza por ello en pocas semanas.

Por supuesto, también existe la opción de equipar las plantas con sensores para detectar anomalías en el funcionamiento. Pero eso también es complejo y cuesta mucho dinero. «Cada sensor controla además solo una pequeña parte de todo el sistema y debe sustituirse con el tiempo», observa Fankhauser. Por el contrario, el robot tiene la ventaja de que está diseñado para un tiempo relativamente largo (tres años de funcionamiento continuo, de hecho) y que puede realizar muchas tareas al mismo tiempo. El perro robótico tiene fuerza suficiente para transportar cargas. Con sus cámaras y detectores, ve, huele, oye... y «grita» advertencias: lee y transmite datos de dispositivos de medición. Toma imágenes térmicas y realiza mediciones acústicas. Se dará cuenta y avisará si hay un escape de gas o si el zumbido de una máquina o la vibración de una bomba de repente suena diferente.

Motores potentes, tiempo de aprendizaje rápido

Pero ¿cómo consigue este aparato moverse con tanta seguridad por terrenos difíciles? ¿Cómo aprende a moverse? Fankhauser dice: «Una opción es llevar el ANYmal al lugar de trabajo y enseñarle lo que tiene que hacer, como con un nuevo empleado. Acompañamos al robot con un joystick mientras recorre el camino y crea un mapa 3D. Una visita de inspección de una hora en una planta normalmente requiere medio día de aprendizaje». De manera alternativa, el robot tiene la opción aún más sencilla de aprender virtualmente. Esto es posible si existe un modelo digital de la planta.

La orientación se logra con sensores, mientras que para caminar se utilizan motores eléctricos desarrollados especialmente para el robot. «Nos dimos cuenta de que necesitábamos nuestros propios motores, que tenían que ser ligeros pero potentes. Por eso nos asociamos con maxon. Nuestras dos empresas encajan muy bien culturalmente y ahora incluso trabajan puerta con puerta». Cada una de las cuatro extremidades del animal robótico contiene tres motores, lo que significa que hay un total de doce actuadores instalados en ANYmal. Generan el movimiento de marcha, hacen que las piernas se muevan hacia afuera o hacia atrás y doblan las rodillas. «El control de la fuerza al caminar en diferentes superficies es muy importante. Al correr, la energía de impacto debe ser absorbida. Para ello, trabajamos con maxon en el desarrollo de un sistema de muelles que imita músculos y tendones».

Solución y retos difíciles

En el centro de pruebas de ANYbotics, la torre de cajas de pizza que llega casi hasta el techo es testigo de días largos y noches cortas. Aquí, las sillas, mesas y ordenadores se agrupan en una especie de estadio donde se recogen y analizan datos. En el escenario, el robot de cincuenta kilos sube y baja escaleras y supera obstáculos como ladrillos. Mantener una distancia de seguridad con la máquina es obligatorio para todos los empleados. La certificación de seguridad es algo que le cuesta a la empresa mucho tiempo y energía. «Pero ahora ya la tenemos. Trabajamos con laboratorios externos especializados para implementar una estrategia de seguridad eléctrica y mecánica». La formación de los clientes en las precauciones de seguridad también ayuda a reducir al mínimo los riesgos.

Después de 90 minutos, ANYmal se queda sin energía. Se da cuenta de ello por sí mismo, se dirige a su estación de carga y se sienta en ella como una gallina sobre un huevo. Fankhauser explica: «Es posible ver los vídeos en YouTube de este genial robot subiendo las escaleras como un perro. Pero eso solo es una pequeña parte de la solución». El CEO señala a las pantallas en vivo de los ordenadores. «Debes tener claro cómo van a llegarle al cliente los datos de inspección. Ofrecemos una solución completa de inspección. El software viene con una licencia de usuario anual, que incluye actualizaciones de software y asistencia técnica».

Todavía quedan algunos difíciles retos por resolver: ¿qué pasa si alguien cierra una puerta? ANYmal se quedaría parado frente a ella. Tampoco es capaz de detectar óxido o grietas de manera fiable. Además, debería poder realizar trabajos de mantenimiento peligrosos inmediatamente por sí mismo. Para ello, el equipo de Zúrich está experimentando ahora con brazos con pinzas. Una cosa es segura: este amigable robot va a seguir aprendiendo y la torre de pizza seguirá creciendo.