Reducir, Reutilizar, Reciclar – Cómo la Robótica Puede Cambiar Nuestro Enfoque al Manejo de Residuos

Nueva investigación publicada en Applied Physics Reviews destaca cómo las funcionalidades táctiles mejoradas pueden potenciar la capacidad de los robots para clasificar y determinar objetos. El estudio presenta un robot propietario con nuevas capacidades de detección. Los investigadores pusieron a prueba estas capacidades mediante una variedad de tareas de manejo de residuos. El objetivo era observar cómo la robótica táctil podría identificar objetos complejos en escenarios reales; esto es lo que necesitas saber.

Robots con Sentidos Mejorados

No es un secreto que los robots se están volviendo más inteligentes. Estos dispositivos continúan integrando sensores avanzados y algoritmos de IA para ofrecer un rendimiento y capacidades mejorados. Ya existen robots que pueden determinar un objeto o incluso un escenario basándose en entradas visuales, auditivas y circunstanciales.

Los sensores de los robots han mejorado continuamente y las opciones actuales están a años luz de sus predecesores en precisión, peso y capacidades. Estos sensores han hecho posible que los robots comiencen a asumir trabajos complejos que requieren detección precisa de objetos.

Mejoras de IA

Los algoritmos de aprendizaje de IA han desempeñado un papel crucial en la actualización de las capacidades de estas unidades. Los sistemas de IA permiten a los desarrolladores hacer que los robots sean mucho más inteligentes. Pueden deducir situaciones y objetos basándose en evidencia circundante y factores externos, mejorando enormemente sus sistemas de identificación. Cabe destacar que la mayoría de las mejoras en la detección se han producido en forma de integraciones de IA en los últimos años.

Robots Táctiles – Manejo de Residuos

Una área de la robótica que entusiasma a los ingenieros son los dispositivos de detección táctil. Cuando piensas en robots, probablemente imagines un dispositivo humanoide escaneando la habitación con sensores visuales, térmicos y otros. Sin embargo, es menos común que la gente considere cómo los robots tocan y sienten los objetos.
Los robots táctiles han ganado popularidad a lo largo de los años debido a sus habilidades específicas. Estos dispositivos pueden ocupar roles vitales dentro de la fuerza laboral y realizar tareas que los dispositivos orientados a la visión no pueden completar. Los robots táctiles combinan varios sensores de tacto para determinar el peso, la forma, la densidad y otros datos esenciales de un objeto.

Problemas con los Robots Táctiles Hoy

Existen problemas serios que los ingenieros robóticos deben superar al crear robots táctiles. En primer lugar, es extremadamente difícil programar un robot que reconozca el agarre. La mano humana tiene miles de millones de sensores que trabajan en conjunto, lo que permite determinar si el objeto que se ha recogido es una manzana o una pelota de tenis.

En escenarios reales donde se requiere alta precisión, los robots táctiles no han podido cumplir con sus requisitos de exactitud. Problemas como confundir objetos con formas y tamaños similares son comunes en estas unidades. Además, la interferencia de fondo y las distracciones pueden dificultar la categorización precisa de los objetos para los robots táctiles.

Por último, la orientación y el agarre de un objeto juegan un papel crucial en la determinación de su clasificación. Aquí, los robots táctiles deben combinar sus datos con otros sensores para obtener una visión completa del escenario, del objeto y de cómo manejarlo. De esta manera, los bots táctiles pueden aprender a identificar objetos, independientemente de que sus formas y tamaños difieran del ejemplo utilizado durante el entrenamiento de la IA.

Estudio – Manejo de Residuos

El estudio, “Enhanced Robotic Tactile Perception with Spatiotemporal Sensing and Logical Reasoning for Robust Object Recognition”, detalla cómo y por qué los investigadores decidieron que los robots de detección táctil necesitaban un impulso en su rendimiento. El documento comienza con ingenieros explicando que, hasta hace poco, la robótica táctil estaba limitada principalmente a la detección de peso, presión y manipulación.

Sensado Táctil Espaciotemporal

Los investigadores se dieron cuenta de que los humanos también utilizan la detección térmica para determinar un objeto con precisión. Múltiples sensores, en colaboración con algoritmos avanzados de IA, proporcionaron la combinación perfecta para mejorar la precisión y la velocidad de determinación. El nuevo protocolo permitió que los dispositivos integraran datos visuales junto con lecturas térmicas, rugosidad de la superficie, presión de contacto y temperaturas.

Sensor en Capas Mejora las Capacidades de Manejo de Residuos

El equipo decidió crear un nuevo tipo de sensor robótico que aprovechara múltiples capas para mejorar los resultados. Su creación introdujo una variedad de sistemas de detección de materiales que escanean y registran datos relevantes del contacto superficial. Además, los sensores de presión integrados en la mano robótica se encuentran en la parte inferior del dispositivo.
Estos sensores se complementan con sensores térmicos ubicados en el centro de la mano. Al igual que una mano humana, el sensor está detrás de un material poroso, lo que le permite obtener lecturas precisas de los objetos en segundos. Cabe destacar que este sensor es muy sensible, lo que le permite detectar cambios de temperatura mínimos provocados por el manejo de los objetos.

Integración de IA

Toda esta información sensorial podría haberse perdido si los investigadores no hubieran optado por crear un modelo de aprendizaje de IA personalizado para ordenar y dar sentido a los datos. Su creación aprovecha un algoritmo de clasificación en cascada eficiente que permite que su dispositivo identifique objetos complejos del mundo real simplemente mediante una manipulación rápida.
El algoritmo de IA fue creado para actuar como el cerebro humano, descartando primero los fallos evidentes antes de pasar a soluciones más plausibles. Este clasificador en cascada aprovecha redes neuronales de memoria a corto y largo plazo (LSTM) multilayer para proporcionar resultados precisos. Cada objeto es identificado y categorizado jerárquicamente por la IA de forma autónoma, añadiendo a sus capacidades futuras en el proceso.

Prueba de Manejo de Residuos

Para probar su teoría y sus creaciones, los investigadores comenzaron buscando una tarea que tradicionalmente era muy difícil para los bots táctiles. Se decidieron por la clasificación de residuos por varias razones. En primer lugar, los residuos son muy diversos. Puedes encontrar todo tipo de materiales en diferentes condiciones al clasificar residuos.
Otra razón por la que la clasificación de residuos es la tarea ideal es que a menudo hay varios objetos idénticos. Las únicas diferencias están en su condición, contenido u otros escenarios triviales pero confusos para los robots. Tareas como clasificar cartones vacíos, desechos, botellas de plástico, servilletas, esponjas, cáscaras de naranja y medicamentos caducados han demostrado ser imposibles para versiones anteriores de robots. Esta última mejora podría permitir que los bots clasifiquen materiales reciclables, restos de comida, desechos peligrosos y más en los próximos años.

Resultados

Los resultados de la prueba fueron prometedores, con los robots capaces de clasificar con éxito el 98,85 % de los residuos proporcionados. Estos resultados podrían tener enormes repercusiones en la industria, ya que demuestran que el nuevo enfoque de la robótica táctil es eficaz y está disponible al público. El informe destaca cómo la unidad pudo reconocer con éxito una variedad de objetos y clasificarlos según sus categorías.
El estudio reveló que el robot pudo clasificar estos dispositivos, incluso cuando escaneaba el objeto por primera vez. Por lo tanto, los investigadores confían en que su creación podría desempeñar un papel vital en el manejo de residuos, el reciclaje y muchas otras tareas esenciales en los próximos años.

Beneficios

Hay varios beneficios que se pueden deducir de este estudio. En primer lugar, la introducción de bots táctiles más sensibles abre la puerta a una mayor integración de robots. Ha sido el sueño de los ingenieros crear robots que puedan llegar a una planta de fabricación, aprender de los humanos y luego asumir la realización de sus tareas.
En el pasado, este enfoque no era posible porque los robots no podían manejar los pasos de categorización de los objetos. La integración de sensores térmicos y la IA adicional potencia las capacidades de los robots y los coloca a la par con sus contrapartes humanas. Ahora, los robots pueden determinar si la manzana que sostienen es real, falsa, caliente, fría o incluso hueca.

Empresas que Pueden Beneficiarse de esta Investigación

Hay muchas empresas que podrían obtener una posición de mercado significativa si integran esta investigación en su oferta. El sector de la robótica sigue expandiéndose y, a medida que más competidores ingresan al mercado, la innovación aumenta. A continuación, algunos de los principales contendientes que podrían integrar estos hallazgos y mejorar sus resultados.

1. ABB

ABB es un fabricante internacional líder de robótica con una reputación de calidad. Esta empresa con sede en Zúrich ofrece una variedad de opciones robóticas listas para la industria al mercado. La oferta más popular de la empresa incluye una plataforma robótica móvil llamada Flexi Tub que puede navegar en entornos de trabajo complejos junto a sus contrapartes humanas.
El bot Yumi es el último lanzamiento de la empresa. Este robot de línea de ensamblaje incluye un brazo de movimiento libre y una gran cantidad de sensores que lo hacen ideal para actividades de línea como instalaciones y más. La introducción de sensores térmicos, táctiles y otros elementos del informe del investigador mejoraría enormemente las capacidades de este bot. Por lo tanto, ABBY es una acción que vale la pena seguir.

2. Zebra Technologies

ZBRA Gráfico de precios

Zebra Technologies (ZBRA ) tiene su sede en EE. UU. Ofrece una variedad de robots industriales que pueden manejar tareas complejas, como transportar objetos a través de almacenes concurridos mientras evitan obstáculos y otros trabajadores. Los modelos Fetch Roller 100 y los estantes Fetch 100 están actualmente en uso por académicos.

Las principales ventajas de los bots son su flexibilidad, fácil programabilidad y la capacidad de coordinar tareas mediante un protocolo basado en la nube. Esta comodidad adicional facilita el seguimiento y la mejora del rendimiento de los robots dentro de tus operaciones. Mejorar las capacidades sensoriales táctiles ampliaría sus opciones, abriendo la puerta a más escenarios de uso en diversas industrias.

La posición de mercado de Zebra Technology y el hecho de que sus prototipos funcionales estén en uso en todo el mundo aumentan la demanda de acciones de la plataforma. Los analistas predicen que esta acción crecerá a medida que la industria de la robótica se expanda. Por ahora, ZBRA es una recomendación de “mantener”.

Futuro

El futuro de la robótica táctil es prometedor. Estos dispositivos ayudarán a optimizar la fabricación, reducir los desechos y facilitar tus actividades diarias. Puedes esperar un aumento de la inteligencia de IA y de implementaciones autónomas en el mercado, junto con el crecimiento de estos dispositivos. Aquí tienes algunos casos de uso de estos avanzados dispositivos.

Industrial

La robótica industrial es un sector de miles de millones de dólares que sigue expandiéndose. Los fabricantes han buscado durante mucho tiempo integrar robots donde sea posible para optimizar el proceso de fabricación. Los robots táctiles podrían realizar tareas que de otro modo serían humanas, como recoger un objeto y presionarlo para probar su madurez.
En el futuro, los robots tendrán la tarea de todo, desde la creación, fabricación y prueba de nuevos productos. Por lo tanto, su capacidad para imitar las entradas sensoriales humanas puede ayudar a estos dispositivos a tomar decisiones más informadas que reflejen las sutilezas de la experiencia humana, al tiempo que reducen los costos operativos para los fabricantes.

Médico

Existen numerosos casos de uso para los robots táctiles en el campo médico. Estos dispositivos podrían, algún día, ayudar a personas con discapacidades y extremidades faltantes a volver a sentir. La robótica táctil podría ser la clave para crear prótesis que se sientan reales y mucho más.
Estos avances científicos irán de la mano con señales de redes neuronales para crear una interacción fluida entre el paciente y su extremidad artificial. En los próximos años, los pacientes podrán controlar y sentir sus prótesis, como si fueran una parte real del cuerpo. Este enfoque mejorará la vida de millones de personas en todo el mundo.

Agrícola

El sector agrícola es otra industria que busca integrar la robótica táctil lo antes posible. Estos robots podrían utilizarse para realizar tareas complejas, como la recolección de frutas. Los sistemas de IA podrían ayudar a la unidad a determinar la madurez de los alimentos y clasificarlos. Además, al considerar el número creciente de personas que viven con incertidumbre alimentaria, la agricultura robótica tiene mucho sentido.

Investigadores

El artículo de investigación fue liderado por los exalumnos de la Universidad Tsinghua Qian Mao y Rong Zhu. Estos ingenieros querían averiguar qué se necesitaba para crear un robot táctil con las capacidades de la mano humana. Su investigación ha demostrado ser altamente exitosa y ahora atrae la atención de algunos de los mayores actores de la industria de la robótica.

Los Robots de Clasificación de Basura son solo el Comienzo

Las capacidades de manejo de residuos de estos robots son solo el comienzo. Ahora que los ingenieros han encontrado una forma de superar la dificultad del reconocimiento de objetos robóticos en escenas reales complejas, se abre la puerta a una nueva generación de robótica impulsada por la innovación y el deseo de facilitar la vida.
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