Robots móviles autónomos impulsados por IA revolucionan la eficiencia en fabricación

Mientras el uso de Inteligencia Artificial (IA) sigue creciendo, su definición y aplicación varían según sector. En robots móviles autónomos (AMR), la IA toma la forma de un sistema que recopila datos, aprende y se ajusta conforme cambian los datos. Esencialmente, esta aplicación básica de IA es optimización de datos, típica en entornos de fabricación/producción, no en grandes operaciones de almacenamiento.

Optimización de flujo de materiales

Para AMRs, la IA optimiza el flujo de materiales dentro de una instalación mediante datos recopilados, incorporados al software de gestión de flotas AMR. Flotas AMR con IA permiten reemplazar montacargas grandes y manuales con AMRs ágiles y eficientes. La IA también allana el camino para uso de AMRs en aplicaciones más desafiantes: exteriores, entornos agrícolas o de congelación.

Gestión de flotas con IA

El software de gestión de flotas con IA optimiza las rutas que siguen los AMRs por caminos preconfigurados. Estos caminos son rutas estructuradas que la instalación quiere que sigan los AMRs. Los caminos tienen nodos para carga, descarga, carga y otras operaciones.

La optimización de movimientos de la flota AMR por rutas preconfiguradas es cómo una instalación coordina la logística o gestiona la flota. El software dirige el tráfico AMR por toda la instalación, asegurando flujo eficiente y evitando colisiones. Sencillo para 2-3 AMRs, se vuelve complejo al aumentar el número.

Imagina una instalación con flota de más de 200 robots. ¿Cuál es la forma más optimizada de usarlos, qué robot va dónde y hace qué tarea? En cualquier punto de sus rutas, pueden tomar decisiones —derecha, izquierda, atrás, adelante— basadas en datos recopilados, así que la IA no solo influye en cómo un robot va de A a B, sino que también optimiza los procesos en A y B.

Software de gestión de flotas con IA: KMReS de KUKA

Ejemplo: KUKA Mobile Robot expert System (KMReS). No solo permite gestión integral de flota AMR, sino que regula todo el tráfico y puede reprogramar y redirigir automáticamente ante obstáculos.

Para integración AMR, el sistema intuitivo sin código permite configurar ajustes con cursor en lugar de programar. Se hace mediante diagramas de flujo: usuarios crean nodos de acciones de robot unidos en el diagrama que el software ejecuta. Permite crear, gestionar, editar flujos de trabajo, monitorizar y gestionar contenedores que manejan los robots. Todo esto permite planificar rutas nuevas o modificadas rápida y eficientemente. Para expertos, hay opciones avanzadas de programación, útiles en aplicaciones poco comunes.

El sistema de cámaras KMP 1500P permite transporte autónomo seguro de cargas pesadas en fábricas y centros logísticos. (Imagen: KUKA)

Más allá de gestionar múltiples AMRs en rutas preconfiguradas, el software actual permite navegar alrededor de obstáculos inesperados. A medida que aumenta el uso de IA en robótica móvil, las plataformas usarán tecnología de sensores avanzada para no solo detectar objetos en su camino, sino también identificarlos.

Un AMR es hardware que depende de numerosos sensores, incluidos sistemas de visión 3D y cámaras. Además de navegación general, podrían usar estos arrays de sensores con IA para detectar si un obstáculo es humano o inanimado (palé). Esto significa que cuanto mejor sea la visión 3D y cámaras, más efectiva su identificación de objetos y navegación.

Sistema de visión robótica

Además de software con IA, las cámaras estéreo 3D han tenido gran impacto en tecnología de visión robótica. Permiten reconocer piezas —no solo su ubicación, sino también orientación. El sistema de visión/cámara estéreo 3D captura imagen de la pieza y la transfiere a software, que extrae datos representando piezas viables para recoger. Del imagen, el software califica qué pieza está en posición óptima de recogida o cerca, y envía decisiones al robot.

Las cámaras del KMP 1500P también leen códigos QR. Esto permite mayor precisión —precisión de posicionamiento +/- 5 mm— a menudo necesaria en puntos de entrega donde el robot recoge o deja materiales. En navegación por QR, un mapa SLAM (Localización y Mapeo Simultáneos) se usa como referencia para configurar rutas en el software, y los códigos QR se colocan en el suelo para navegación. ¿Por qué QR? En plantas donde secciones cambian frecuentemente, en lugar de añadir características físicas para que SLAM funcione, se usan QR para navegar robots en esas áreas.

El KMP 1500P permite transporte autónomo seguro de cargas pesadas. Con su sistema de tracción ágil, navega entornos complejos y dinámicos, se adapta a requisitos cambiantes y optimiza flujo de materiales. Proporciona agilidad y versatilidad, ayudando a empresas a responder rápido a demandas de mercado y lograr mayor productividad.

Rueda y tracción avanzadas

La flexibilidad y maniobrabilidad de AMRs no serían posible sin ruedas y tracción avanzadas. Dos avances: ruedas de plataforma omnidireccional de KUKA y tecnología diffDrive de tracción diferencial. En el AMR KMP 1500P, diffDrive usa dos ruedas motrices centrales opuestas y cuatro ruedas locas en esquinas. Permite pivotar y girar en un punto.

La tracción omnidireccional se basa en rueda Mecanum y da libertad total de movimiento 360° para maniobrabilidad ilimitada. Son accionadas por motor eléctrico, típicamente dos aros y nueve rodillos libres montados a 45° que se mueven independientemente. Permite moverse no solo adelante y lateral, sino también diagonal —básicamente cualquier movimiento en plano sin dirección.

Mientras sistemas de tracción diferencial necesitan rotar el AMR/plataforma para cambiar dirección, los omnidireccionales permiten movimiento en cualquier dirección sin cambiar orientación de la plataforma.

El software no solo permite gestión integral de flota AMR, sino que regula todo el tráfico y puede reprogramar y redirigir automáticamente ante obstáculos. (Imagen: KUKA)

También en el robot, software adicional —un sistema operativo— es necesario para navegación propia y comunicación con software de gestión de flotas. El robot también tiene software para seguridad y control básico de conducción. Los sistemas de visión robótica trabajan en tándem con este software que procesa imagen de cámara y dirige acción del robot basada en esa información visual.

Mientras sistemas de visión avanzados dan a AMRs el poder de la «visión», la IA les permite identificar objetos y optimizar navegación en planta. Usando datos recopilados e IA, el software actual de gestión de flotas AMR controla más eficazmente el flujo de materiales. Tal capacidad da a instalaciones una alternativa viable a manipulación tradicional (montacargas) y abre puerta a aplicar AMRs en aplicaciones más desafiantes.

Artículo de Denise Strafford, Jefa Regional de Aplicaciones Robóticas Avanzadas en KUKA Robotics (Sterling, MI). Más info: aquí.