Robótica y Fabricación Aditiva en 2023

Ha sido un gran año para el avance tecnológico, con descubrimientos en computación cuántica y 5G hasta AR/VR, grandes modelos de lenguaje y la inteligencia artificial (IA). El panorama tecnológico ha cambiado drásticamente gracias a estas innovaciones revolucionarias.

Hoy, vamos a cubrir dos industrias prominentes, la Robótica y la Fabricación Aditiva, para ver hacia dónde nos dirigimos.

La robótica disfrutó de un 2023 particularmente emocionante con el surgimiento de nuevas tecnologías mientras los desarrolladores continuaban empujando los límites de lo que los robots pueden hacer. Todos estos avances en el sector apuntan a que la robótica será la tecnología dominante en el panorama tecnológico en constante cambio, ya que revoluciona cómo trabajamos, vivimos y jugamos, convirtiéndose en una parte esencial de nuestras vidas.

Luego está la fabricación aditiva (FA) o fabricación por capas aditivas (ALM), que se trata de impresión 3D. Es un proceso controlado por computadora para depositar materiales, generalmente en capas, y crear objetos a partir de datos de modelos tridimensionales.

¡Así que veamos los desarrollos más destacados realizados en estas dos industrias en 2023!

Los Robots Humanoides Lideran la Robótica 

La robótica es el campo que se ocupa de la concepción, diseño, construcción y uso de robots para realizar tareas típicamente realizadas por seres humanos. Aquí, los robots son máquinas operadas automáticamente que a menudo llevan a cabo tareas simples y repetitivas de forma independiente.

Este año, vimos varios robots con aspecto humano llamados robots humanoides que acapararon los titulares. Se les llama robots humanoides porque son similares a la forma del cuerpo humano y típicamente tienen un torso, cabeza, brazos y dos piernas. Principalmente, estos robots se construyen para interactuar con herramientas humanas y también se utilizan para inspección y mantenimiento. Las últimas iteraciones de estos robots pueden hablar, caminar y trabajar como humanos.

Algunos de los robots humanoides populares incluyen a Nadine de la empresa japonesa Kokoro, que es un robot empático con personalidad, estado de ánimo y emociones que establece contacto visual y devuelve saludos. Geminoid DK es otro humanoide ultra realista que se parece a un ser humano. Humanoid Junco Chihira fue creado por Toshiba, trabaja en un centro de información turística y posee capacidades de reconocimiento de voz. Luego está Jia Jia, que puede mantener una conversación normal con expresiones faciales microbianas gracias a algoritmos de generación de voz y tecnologías de reconocimiento facial.

No podemos olvidar a Sophia, que se considera el robot humanoide más avanzado. Debutó en 2016 y fue diseñada por Hanson Robotics; Sophia es la primera ciudadana robot del mundo y también es la embajadora de innovación robótica para el programa de desarrollo de la ONU. Fue creada con el objetivo de lograr un robot capaz de adquirir habilidades sociales, por lo que está equipada con redes neuronales e IA para reconocer rostros humanos y comprender sus gestos y emociones.

La agencia espacial NASA también ha desarrollado su propio robot humanoide llamado Valkyrie, que mide 6 pies 2 pulgadas (1,88 m) y pesa 300 libras (136 kg). Este robot bípedo humanoide ha entrado ahora en las etapas finales de pruebas en el Johnson Space Center de NASA en Texas. El robot está diseñado para trabajar en entornos dañados o degradados, es decir, áreas afectadas por desastres naturales.

Los robots como Valkyrie también podrían operar en el espacio algún día, y Shaun Azimi, líder del Equipo de Robótica Dextrous de NASA, dijo que en el espacio, los robots humanoides podrían manejar potencialmente tareas riesgosas para que los astronautas se concentren en la exploración y el descubrimiento. Con esto, la idea no es reemplazar a las tripulaciones humanas sino que los robots humanoides realicen el trabajo “aburrido, sucio y peligroso”, como limpiar paneles solares o inspeccionar equipos defectuosos de naves espaciales mientras los humanos se enfocan en “actividades de mayor nivel”.

Para ello, NASA se ha asociado con empresas de robótica como Apptronik, con sede en Texas, que está desarrollando Apollo con la capacidad de estar “en línea 22 horas al día” para realizar tareas orientadas a la cadena de suministro en almacenes y plantas de fabricación y, en el futuro, pasar al comercio minorista para entregas y, luego, al espacio. Apptronik planea comenzar a proporcionar estos robots a empresas en el año siguiente.

Además de todo esto, otros robots humanoides que surgieron este año incluyen el Optimus de Tesla, el H1 de Unitree, el Phoenix de sexta generación de Sanctuary AI y el Figure 01 de Figure AI. De hecho, China anunció recientemente sus planes de producir masivamente robots humanoides para 2025. Mientras tanto, Agility Robotics está construyendo una fábrica, “RoboFab”, para producir hasta 10 000 robots al año. El gigante del comercio electrónico Amazon también ha comenzado a realizar las primeras pruebas comerciales de un robot humanoide.

Boston Dynamics está haciendo un gran trabajo en este espacio. Así que aprendamos sobre ellos.

1. Boston Dynamics 

En el mundo de los robots humanoides, Boston Dynamics es el nombre más conocido, que a principios de este año publicó videos de su robot Atlas corriendo, recogiendo tablas y lanzando una bolsa de herramientas en un sitio de construcción simulado. Según Ben Stephens, líder de control de Atlas, todavía falta “un largo camino” para que los robots bípedos puedan trabajar junto a los humanos de manera fiable, pero “este es el futuro de la robótica”.

Fundada en 1992 como una escisión del MIT, Boston Dynamics es una empresa de diseño de robótica que también desarrolla software para simulación y entrenamiento humano. La misión de la empresa es conceptualizar y crear robots excepcionales que reduzcan el peligro y los aspectos físicamente difíciles del trabajo y enriquezcan la vida de las personas. 

Su robot humanoide Atlas, que define como “el robot humanoide más dinámico del mundo”, permite a Boston Dynamics superar los límites de la movilidad de cuerpo completo y la manipulación bimanual. Atlas se utiliza para explorar el potencial del factor de forma humanoide y demuestra los esfuerzos de la empresa por desarrollar la próxima generación de robots con movilidad, percepción e inteligencia.

IA para la Interacción Humano‑robot

La inteligencia artificial, o IA, que es la inteligencia de máquinas o software, experimentó un tremendo progreso este año para convertirse en una fuerza impulsora en la transformación de muchas industrias, incluida la robótica. A través del aprendizaje automático, la IA permite a los robots aprender y realizar tareas específicas. 

Las técnicas de IA son realmente necesarias para que los robots puedan comprender el comportamiento humano, los gestos y el lenguaje corporal y expresar emociones. Los investigadores están utilizando técnicas como el reconocimiento de emociones, el reconocimiento de voz y los modelos de lenguaje predictivo no solo para mejorar la comunicación del robot, sino también para interactuar de manera más emocionalmente inteligente.

Los avances en IA otorgan a los robots capacidades cognitivas que antes no eran posibles, haciendo que los robots impulsados por IA sean indispensables en una variedad de industrias. Esta intersección entre robótica e IA también está dando origen a otras industrias, con el mercado de IA y Robótica alcanzando un tamaño de poco más de 15 mil millones de dólares y se espera que llegue a 36,78 mil millones para finales de esta década. 

La IA se está aplicando en la robótica de muchas maneras, comenzando con el aprendizaje automático. Al aprender de datos y experiencias, lo cual es esencial para tareas que requieren reconocimiento de patrones, se puede mejorar el rendimiento de los robots. Los robots también utilizan visión por computadora impulsada por IA para analizar información visual, lo cual es esencial para reconocer objetos, personas y obstáculos que les ayudan a navegar. 

Los algoritmos de IA también apoyan a los robots en la formulación de las mejores rutas para navegar por entornos complejos, mejorando su precisión al permitir un control preciso de brazos y pinzas y tomando decisiones autónomas para adaptarse a situaciones dinámicas sin requerir intervención humana continua. 

La integración del Procesamiento de Lenguaje Natural (NLP) permite a los robots comprender los comandos humanos y responder mejor a ellos, mejorando su valor en las interacciones humano‑robot y haciéndolos más fáciles de usar. En este ámbito, ChatGPT de OpenAI, la mayor historia en robótica, automatización e IA este año, señaló una nueva era en la interacción humano‑computadora. 

ChatGPT es una herramienta de NLP impulsada por tecnología de IA que permite mantener conversaciones similares a las humanas con un chatbot. En cuestión de un par de meses, ChatGPT alcanzó 100 millones de usuarios, lo que llevó a varias empresas a lanzar sus propios programas de IA generativa. Otros Modelos de Lenguaje Extenso (LLM) — que hacen IA generativa o IA conversacional — incluyen el Gemini LLM de Google, que impulsa Bard, Olympus de Amazon y Llama 2 de Meta.

Este desarrollo en IA generativa abrió nuevas posibilidades en la industria de la robótica. Por ejemplo, a principios de este año, Microsoft mejoró ChatGPT para operar un brazo robótico y navegar un dron aéreo. La compañía también anunció planes para desarrollar robots impulsados por GPT y usar IA generativa en la creación de robots. Simultáneamente, investigadores en Suiza y los Países Bajos utilizaron conocimientos de ChatGPT para desarrollar un robot que recoge tomates. Luego está Agility Robotics, que exploró el uso de LLM para controlar su robot de manipulación móvil, Digit.

Como hemos visto, la IA está ayudando a elevar las capacidades de los robots para hacerlos más flexibles, inteligentes y competentes en la ejecución de diversas tareas. También está haciendo posible que los robots reconozcan gestos humanos, comprendan intenciones y den respuestas apropiadas, lo que permite una colaboración más eficiente y segura entre humanos y robots.

Haga clic aquí para la lista de las mejores acciones de cirugía robótica.

2. Hanson Robotics

Esta empresa de IA y robótica crea máquinas socialmente inteligentes y está detrás de la reconocida Sophia the Robot. Hanson Robotics está involucrada en ciencia de materiales, robótica, investigación y desarrollo de IA, y diseño experiencial para “dar vida a los robots” no solo como productos útiles sino también como personajes atractivos.

En noviembre de 2023, la empresa de robótica con sede en Hong Kong desarrolló el primer robot humanoide con IA del mundo, Mika, en colaboración con la empresa de estilo de vida de lujo Dictador. Mika se unió a Dictador como su CEO para ser “responsable del proyecto Arthouse Spirits DAO y la comunicación con la comunidad DAO” en nombre de la empresa. 

Esto no es todo. Mika también recibió el título de Profesor Honorario durante la inauguración de la Universidad Collegium Humanum 2023/24 y pronunció un discurso resaltando los avances en el campo de la IA. David Hanson, CEO de Hanson Robotics, ha enfatizado la importancia de “humanizar” la tecnología de IA y que la IA necesita ser enseñada a “preocuparse por las personas”. 

Impresoras 3D Avanzadas

Aunque la primera tecnología de impresión 3D se inventó a principios de la década de 1980, ha crecido significativamente en los últimos años, con su tamaño de mercado global valorado en $18.33 mil millones en 2022. Se proyecta que este mercado crecerá a casi 100 mil millones de dólares para 2032.

A medida que las empresas comenzaron a ofrecer impresoras 3D de bajo costo para consumidores en la década de 2010, combinadas con la fiebre mediática, gigantes como General Electric y Hewlett Packard ingresaron al sector, y ahora la industria está viendo aplicaciones del mundo real en áreas como:

• Prototipado y desarrollo de productos
• Fabricación
• Médico
• Aeroespacial
• Construcción
• Automotriz
• Educación
• Investigación y más

De esta manera, está disruptiendo los mercados tradicionales para ayudar a otras empresas a acelerar la finalización del diseño, producir más e innovar más rápido. 

En el mundo de la fabricación aditiva o impresión 3D, las empresas están trabajando en mejorar el rendimiento de las impresoras 3D para permitir procesos y casos de uso específicos. Los avances en este campo están reduciendo los requisitos de energía para los procesos de fabricación aditiva y mejorando el movimiento de la impresora. Estos avances conducen a una reducción del costo de la impresión 3D y ayudan a que la tecnología sea más accesible.

Dada la popularidad de las impresoras 3D y la innovación como estándar en la fabricación aditiva, muchas startups están trabajando en mejorar la tecnología. Por ejemplo, la startup finlandesa Brinter ha creado una bioprinter modular para las industrias médicas y de ciencias de la vida. Su bioprinter soporta una gama de bioink y viene con luz UV incorporada para desinfección, lo que permite a los investigadores imprimir órganos, modelos de cáncer y medicamentos personalizados.

En EE. UU., la startup Verde Mantis ha desarrollado una impresora 3D de escritorio que es fácil de usar y ofrece modo plug‑and‑print. Esta impresora también cuenta con una cámara incorporada, una plataforma auto‑nivelante y un módulo Raspberry Pi.

Otros avances en impresoras 3D incluyen la tecnología Hybrid PhotoSynthesis (HPS) que combina SLA (láser) y DLP para aprovechar su resolución y velocidad, ayudando a lograr mejores resultados en la impresión 3D de resina. Además de avanzar la propia impresora 3D, las empresas están desarrollando nuevos materiales también.

UpNano es una de esas compañías que creó UpFlow para la impresión micro 3D de dispositivos microfluídicos, siendo el primero de su tipo, lo que permite a la startup medtech Fertilis desarrollar un dispositivo de cultivo celular para el mercado de FIV.

La automatización, los avances en software, la impresión 3D de metal y el auge de la cadena de suministro digital son otras tendencias en este sector. Sin embargo, persisten desafíos en forma de dificultades de escalado, limitaciones tecnológicas y costos de equipos, materiales y procesos de pre‑ y post‑producción.

La impresión 3D finalmente está recibiendo la atención después de estar en la sombra durante mucho tiempo, lo que, según sus defensores, puede producir en masa todo, desde componentes de aerolíneas hasta equipos médicos.

3. Stratasys

Fundada en 1989, Stratasys es conocida por producir soluciones para diversas industrias y se enorgullece de que su fundador creó una de las primeras impresoras 3D. La empresa cotizada en bolsa tiene una capitalización de mercado de 1 mil millones de dólares, con sus acciones cotizando a 14,51 USD, un aumento del 22,34 % este año. Los ingresos de los últimos 12 meses (TTM) son 630,579 millones, con un EPS (TTM) de -1,61, P/E (TTM) de -9,03 y ROE (TTM) de -4,82 %.

Recientemente, la compañía recibió una oferta no solicitada de adquisición por parte de Nano Dimension Ltd. por todas las acciones que no posee actualmente, a 16,50 USD por acción en efectivo, lo que le otorga una valoración de 1,1 mil millones de dólares. Esto ocurrió después de que Stratasys cancelara la fusión propuesta de 1,8 mil millones de dólares con Desktop Metal debido a que la mayoría de los accionistas rechazó el acuerdo. Nano Dimension posee alrededor del 14 % de las acciones de la compañía y ha realizado múltiples intentos este año para adquirir las acciones restantes.

En cuanto a la última impresora de Modelado por Deposición de Fusión (FDM) de la compañía, la F3300, diseñada para la escalabilidad, Stratasys trabajó con ATI para construir un cambiador de herramienta personalizado que permite al usuario desplegar uno de cuatro extrusores a la vez. Esto brinda al usuario mayor flexibilidad respecto a la redundancia de extrusores, así como la capacidad de imprimir múltiples colores en una sola pieza e incorporar dos resoluciones diferentes. La compañía ha anunciado que Toyota será su primer cliente en adquirir la nueva impresora 3D Stratasys F3300.

Haga clic aquí para la lista de las mejores acciones de impresión 3D y fabricación aditiva.

Conclusión

El mundo está cambiando a un ritmo rápido, y con ello, las empresas de fabricación aditiva continúan desarrollando materiales a medida y mejorando el rendimiento de las impresoras 3D, mientras que el mundo de la robótica está viendo avances que los hacen más inteligentes y les permiten interactuar con los humanos de manera más eficiente. 

Podemos esperar ver productos aún más sofisticados en el futuro, con los avances en ambos campos teniendo el potencial de cambiar muchas industrias, proporcionar nuevas oportunidades de empleo y educación, y mejorar nuestra vida diaria.