El nuevo Laboratorio de Robótica de la Escuela Ingeniería Industrial de la Universidad de Costa Rica, inaugurado a finales del año pasado, permitirá a los científicos de esta disciplina incursionar en nuevas líneas de investigación.

El laboratorio cuenta con celdas integradas de manufactura (CIM) con tecnologías robóticas que permiten reproducir la línea de producción y ensamblaje automatizado de una fábrica.

Cuenta con un brazo robótico que suministra la materia prima del almacén a otro brazo robótico más sofisticado que realiza el ensamblaje de las piezas. Ambos trabajan sincronizadamente.

El coordinador del Laboratorio y director de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Costa Rica (UCR), Dr. Eldon Caldwell Marín, explicó que este moderno equipo permitirá desarrollar investigación en tres líneas prioritarias, dentro de las cuales inscribirán proyectos en la Vicerrectoría de Investigación de la UCR.

Líneas de investigación

La primera línea estudiará cuál es el comportamiento de una celda integrada de manufactura con aplicaciones robóticas a partir de diferentes alimentaciones de flujo de materiales. Al mismo tiempo experimentará con diferentes flujos de alimentación cuando se procesan granos y fluidos.

El objetivo es desarrollar nuevas rutinas de manufactura con brazos robóticos, las cuales utilicen los diferentes modelos de alimentación y estén debidamente comprobadas en laboratorio antes de ser llevadas a la industria.

El segundo grupo de investigaciones, estará dedicado al desarrollo de dispositivos inteligentes para microempresas y pequeña industria. Estas tradicionalmente no han utilizado dispositivos robóticos, los cuales tienen costos muy elevados, debido a que se han creado solo para la gran industria.

De acuerdo con el Dr. Caldwell, las industrias más pequeñas también se pueden beneficiar de los adelantos tecnológicos si se logran “desarrollar prototipos de dispositivos inteligentes y robóticos de bajo costo, inferiores a los 250 mil colones. Esto es posible utilizando ‘hardware’ y ‘software libre’”.

Esta línea de investigación determinará los tipos de aplicación fácilmente utilizables en pequeñas empresas y creará prototipos comprobados en laboratorio.

El experto destacó que ya están haciendo ensayos y colaborando con cinco empresas interesadas en este tipo de dispositivos, a la vez que se han identificado industrias  grandes dispuestas a ayudar a las más pequeñas que forman parte de su cadena de valor.

La tercera línea de investigación es el desarrollo de algoritmos específicos para la toma de decisiones autónomas en contextos dinámicos, por medio de dispositivos robóticos en condiciones fabriles aleatorias.

Estos algoritmos buscan recuperar información de forma más efectiva, darle más semántica a la interpretación de instrucciones y también que los robots puedan tomar decisiones más rápidas ante eventos no planificados.

Explicó el Dr. Caldwell, que las modalidades que tiene típicamente un robot industrial a la hora de realizar tareas, “consisten en ‘pura programación procedimental’. Hasta el momento hay mucha rutina del tipo ‘play back’.

“Tenemos poca programación orientada a la robótica cognitiva en la cual los dispositivos tienen la capacidad de tomar decisiones y reprogramar sus acciones. Para eso se necesita el desarrollo de algoritmos específicos para diversas funciones”.

Señaló como ejemplo la recuperación de información no estructurada en ambientes robóticos. “Cuando se tienen diferentes bases de datos no estructurados para tomar una decisión, el robot necesita configurar un algoritmo que le permita rescatar cuál es la información más relevante para ese tipo de decisión que va a tomar.”

Mejores algoritmos

Los algoritmos de recuperación de información son fundamentales para impulsar la robótica cognitiva, en la cual los robots tienen mayor autonomía y capacidad para tomar decisiones en el momento.

En este campo los investigadores del Laboratorio ya han alcanzado varios éxitos. Lograron que fueran aceptadas dos ponencias en la “Conferencia Mundial de Ingeniería Industrial e Investigación de Operaciones”, celebrada en Indonesia en enero de este año por el Instituto de Ingenieros Industriales (IIE por sus siglas en inglés).

Se presentaron más de 500 solicitudes de ponencias y solo fueron aceptadas 60 de alta relevancia en investigación, entre las cuales figuran dos de la UCR.

Ambas fueron presentadas por el coordinador del Laboratorio, el Dr. Caldwell, quien expuso importantes avances en la optimización. Entre ellos, que logró optimizar el mejor modelo que hay en este momento en el mundo para aspectos específicos de las técnicas “Question-Answering” con aplicaciones probabilísticas.

Se trata del modelo denominado desviación desde la aleatoriedad (DFR por sus siglas en inglés Deviation from Randomness).

El Dr. Caldwell dijo que “hasta ahora este algoritmo se ha utilizado principalmente en recuperación de información no estructurada en grandes bases de datos y no tanto en aplicaciones robóticas”.

Ahora este investigador y sus colaboradores de la UCR realizaron una propuesta “para mejorar este modelo cuando se aplique en ambientes robóticos en contextos autónomos. Se logró mejorar de un 3% a un 5% la efectividad de la recuperación de información, lo cual representa una mayor rapidez en la reacción del robot para tomar una decisión efectiva”.

También se expuso otro artículo “sobre algoritmos de secuenciamiento para lograr una solución heurística autónoma (para ser utilizada con técnicas “machine learning”) cuando se presentan estructuras de proyectos de desarrollo tecnológico en ambientes “multi-proyecto” y con “recursos compartidos”.

Mencionó que ya cuenta con robots humanoides NAO (producidos en Francia para la investigación científica) para desarrollar otra línea de investigación que estudiará las condiciones de interacción hombre-humano en procesos robóticos frugales. Más información a eldon.caldwell@ucr.ac.cr o al (506) 2511-4085.