Desarrollado por científicos chilenos

Un robot para las minas

La robótica no es fabricar modelos de androides, sino tratar de emular las funciones del ser humano. Por eso, a la hora de fabricar un prototipo de robot cargador para la mina de cobre "El Teniente" se juntaron ingenieros y neurobiólogos. El resultado fue un prototipo de vehículo motorizado autónomo, un primer paso para el potencial desarrollo de este tipo de tecnología en Sudamérica.

Por Patricia Peña, corresponsal del Servicio Informativo Iberoamericano de la OEI, Santiago de Chile, Chile.

Hace unos años, en el nivel sub 6 de la mina de cobre El Teniente, en Chile, se produjo una grave explosión espontánea de roca que mató a varios de los mineros que trabajaban allí. Siempre se había estigmatizado a este sector como un nivel maldito. Lo ideal sería reemplazar con máquinas robotizadas a los trabajadores, especialmente en aquellos lugares y tareas demasiado peligrosas.

Por otra parte, la tendencia mundial señala que en los procesos de la minería subterránea cada vez con más frecuencia se utilizan vehículos autónomos robotizados. Lo que, sin embargo, significa asumir los gastos de la importación de esta maquinaria.

¿Sería posible pensar en fabricar uno de estos "robots", en un país como Chile? Esa fue la tarea que asumieron en 1993, científicos de los departamentos de Ingeniería Eléctrica y Biología de la Universidad de Chile y profesionales de la Corporación del Cobre-Codelco. A fines del año pasado quedó listo un prototipo de vehículo autónomo robotizado: un cargador frontal, utilizado en el transporte intermedio del mineral dentro de los túneles de El Teniente.

Los científicos primero aportaron sus conocimientos y basta experiencia en el tema de la robótica y la empresa del cobre se puso con el capital y los requerimientos para que uno de sus camiones cargadores frontales pudiera ser "robotizado". La alianza fue posible gracias al financiamiento del Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (FONDEFF), que busca mejorar la capacidad de investigación científica y tecnológica a través de proyectos de desarrollo con impacto económico-social, productivo o competitivo.

Creando un mínimo de inteligiencia

"La robótica trata de emular el comportamiento humano en 3 aspectos: su capacidad motriz y sensorial (vista, audición, tacto, olfato) y razonamiento (cómo aprendemos)", aclara Helmut Thiemer, director del proyecto y profesor asociado del grupo de sistemas digitales y electrónica de la Universidad de Chile.

Entonces, lo que se buscaba era dotar con algunas de estas características a un tradicional cargador frontal, de manera que se transformara en un vehículo guiado lo más autónomo posible, capaz de moverse en medio de túneles y pasillos a oscuras.

"Ésta es un área de la robótica que se encarga de lograr que cualquier vehículo se pueda mover con alguna inteligencia propia, orientándose en el espacio de manera similar a como lo haría un humano: esquivando obstáculos, moviendo articulaciones, etc.", explica Thiemer.

La primera tarea fue desarrollar un prototipo a escala: un pequeño vehículo de laboratorio, parecido a un pathfinder, que hoy en día se ha convertido en la mascota oficial del Departamento de Ingeniería Eléctrica.

En este pequeño modelo se invirtió una buena cantidad de neuronas apostando sobre cuáles podían ser las formas de guiado más óptimas. Y es ahí donde la neurofisiología se hace cargo de dar respuestas.

Juan Carlos Letelier, coordinador del grupo de la Facultad de Ciencia para el proyecto explica que esta área es clave para que los algoritmos de control que se utilicen en las máquinas sean cada vez más parecidos a los de nuestros sistemas de control motor-muscular. "La fórmula original del proyecto era hacer un robot biológicamente orientado, pero nos dimos cuenta que sólo servía para el laboratorio porque al llevarlo a gran escala no iba a ser perfecto desde el punto de vista de la producción", explica Letelier. El grupo del Departamento de Biología se encargó de desarrollar una aplicación o software que fuera una verdadera metáfora del sistema motor humano. A través del diseño de redes neuronales con lógica difusa, se le diseñaron centros excitatorios y se le añadió un mínimo de reflejos, de manera de hacerlo lo más independiente que fuera posible.

Si bien el software funcionó para el modelo de laboratorio, los ensayos y pruebas que se realizaron en cargador frontal no fueron tan óptimos. Por eso, finalmente, el prototipo de la mina es un vehículo autónomo que sigue unas líneas blancas en el techo de la mina y que, gracias a un complejo sistema de televisión, puede ser controlado desde un centro operador en casos de emergencia.

En todo caso, los aportes de la neurofisiología quedaron plasmados en la forma con que se controla la trayectoria del vehículo: un sistema de visión artificial y sensores que permiten que el vehículo se oriente, detecte ciertas marcas o tracks en el techo del túnel de manera que sepa su posición exacta, haga ciertas operaciones predeterminadas para esa zona y transmita la información a la central de control.

"El vehículo del prototipo tiene un computador industrial a bordo que es como su parte pensante, a éste se le suministra toda la información previamente. Se trata de una especie de tres en uno, capaz de desarrollar funciones sensoriales, de razonamiento, a través de algoritmos de control y sistemas de comunicación y que son los que deciden en él, y motrices que ejecutan los distintos movimientos: giros, desplazamientos, evasión de obstáculos. Y toda esta forma de pensar puede ser modificada en cualquiera de sus componentes", explica el profesor Thiemer.

Desafíos por venir

Existen en el mundo sólo 3 ó 4 centros tecnológicos dedicados a la investigación y desarrollo de vehículos industriales autónomos. En Latinoamérica, sólo México cuenta con la capacidad para desarrollar este tipo de proyectos de robótica a gran escala. Si bien el proyecto desarrollado en Chile tiene las características de un prototipo, todo el camino recorrido es un aporte importante en el desarrollo de este tipo de tecnología en el lado sudamericano y en la puesta en práctica de un conocimiento que tiene un tremendo potencial de perfeccionamiento.

"Fabricamos un prototipo sobre el cual podemos experimentar distintas técnicas de guía autónoma. De hecho, en el modelo de laboratorio seguimos mejorando aspectos como su capacidad de detección de obstáculos y de toma de decisiones, de modo que pueda alterar por cualquier motivo su trayectoria y retome el camino original", indica Helmut Thiemer.

Juan Carlos Letelier también señala que a poco andar del proyecto se dieron cuenta de un elemento que nadie había considerado: "Hacer funcionar un robot en determinado lugar implica un cambio de mundo. Un robot en una mina implica que todo debe ser mucho más estandarizado, implica cambiar el modo de trabajar en esa mina. Por eso se habla de una verdadera sociología de la robótica." Y es que se necesita un tremendo equipo de personas apoyando el trabajo de esa máquina: desde su mantenimiento a los que lo programan y reprograman. O sea, toda una nueva forma de entender y concebir el trabajo. OEI.