24 junio, 2024

Excavadoras robóticas impulsadas por IA toman dirección en el sitio

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¿Qué pasaría si pudiera darle a una excavadora un conjunto de dibujos CAD y simplemente dejarla trabajar, sabiendo que seguiría instrucciones con una precisión de un milímetro? ¿Te imaginas el tiempo, dinero y trabajo que se podría ahorrar?

Gravis Robotics, con sede en Suiza, está desarrollando un módulo para instalar en excavadoras individuales, permitiéndoles navegar en los lugares de trabajo y funcionar según sea necesario, todo sin la presencia de un operador humano.

Este tipo de tecnología se ve cada vez más y se muestran conceptos de máquinas sin conductor en muchos de los principales eventos del sector de la construcción, como Bauma, Conexpo e Intermat.

Neil Woodfin, director de desarrollo empresarial de Gravis Robotics, estuvo recientemente en la convención de la Asociación Europea de Alquiler (ERA) en Lisboa, Portugal, donde habló sobre los planes de la empresa para llevar la precisión, seguridad y eficiencia de los robots a los lugares de trabajo actuales.

Nacido de ‘perros’

Gravis Robotics es una derivación del laboratorio de robótica de la Universidad ETH en Zurich, Suiza, dirigido por el profesor Marco Hutter, quien ha estado trabajando con 25 de sus estudiantes de doctorado para desarrollar software de inteligencia artificial inicialmente destinado a “perros” robóticos de cuatro patas. Esos “cuadrúpedos” exploran entornos y regresan con un mapa en 3D. (Piense en “Spot” de Boston Dynamics). 

«Marco decidió tomar ese software y adaptarlo a las excavadoras», dice Woodfin. “Lo que tenemos es un módulo robótico que encaja en el techo de la cabina. Dentro del módulo robótico hay una CPU equipada con cámaras para darle una vista de 360 ​​grados y un LIDAR”.

Los sensores de las excavadoras permiten que la máquina comprenda la posición del brazo, la pluma y el balancín. LIDAR proporciona una medición de dónde se encuentra la máquina en el sitio, mientras que un sensor GNSS proporciona la referencia GPS a la máquina. Como resultado, la máquina puede navegar por sí misma por el sitio entre sus actividades laborales.

«El módulo robótico aprende a operar la excavadora y siempre busca lograr una tasa de llenado del cucharón del 100 % cuando está excavando», explica Woodfin. «Es capaz de utilizar el software de inteligencia artificial para adaptarse al entorno heterogéneo que encuentra mientras excava».

Y añade: “Somos muy, muy buenos excavando. Lo que estamos pensando hacer, después de todo este trabajo de desarrollo, es colocar excavadoras robóticas en las obras de construcción para julio. Entonces podremos comprender realmente los beneficios que podemos lograr, que también se encuentran en el área de productividad, seguridad, sostenibilidad y previsibilidad”.

Dirigiendo la excavación

¿Cómo sabe la excavadora qué hacer?

Woodfin explica que una vez que el módulo robótico está instalado en la excavadora, comienza a aprender a operar la máquina. “Luego puedes cargar dibujos CAD del trabajo de excavación que hay que realizar”, afirma. “También le entregamos una tableta con pantalla táctil, que se encuentra en la cabina, y con ella puede literalmente dibujar con el dedo el lugar que desee en el sitio, cuál es la zanja que se va a cavar. Puedes escribir la profundidad y el ancho de la zanja, y luego la excavadora los usará y excavará esa zanja”.

Woodfin explica que también es posible simplemente bajar el cucharón al suelo y extrapolar las medidas para un área a excavar.

“Por ejemplo, si estuvieras ampliando una casa, podrías bajar el cucharón al suelo y decir: ‘Quiero que todo desde donde el cucharón toca el suelo esté 250 milímetros más abajo. Y luego lo que sucedería es que la excavadora le mostraría una cuadrícula de todo lo que estaba 250 milímetros más bajo y todo lo que estaba más alto o más bajo que eso. Luego, la excavadora excavaría hasta alcanzar el nivel que usted había establecido simplemente colocando el cucharón en el suelo”.

El único requisito previo de la máquina para utilizar el módulo Gravis es la electrohidráulica. 

«Si no tiene sistema electrohidráulico, colocamos una válvula de control electrohidráulica en la excavadora», dice Woodfin. “Luego conectamos el módulo al sistema de bus CAN. Por lo tanto, necesita tener un sistema electrónico moderno al que luego lo conectaríamos”.

Y añade: “Si no tiene sensores IMU, los colocaríamos en la excavadora. Aparte de eso, el resto se suministra dentro del kit de control de automatización del techo que colocamos en la excavadora”.

Gravis trabaja actualmente con seis fabricantes de equipos originales, uno de los cuales es Hyundai/Develon, como parte de una asociación anunciada en CES 2024 en Las Vegas en enero. 

“Estamos trabajando con ellos para automatizar sus excavadoras. Entre los otros fabricantes tenemos excavadoras de 10 toneladas, pero la mayoría en las que estamos trabajando son de 20 toneladas, porque es la categoría de tamaño de excavadora más popular en la industria”, dice Woodfin.

¿Pero puedes alquilar uno?

La siguiente pregunta natural es si estas excavadoras controladas robóticamente se pueden alquilar.

«Estamos trabajando muy estrechamente con empresas de construcción y de alquiler», dice Woodfins. “Como fabricantes, producimos máquinas genéricas. Lo que la convierte en una máquina especializada es el operador. A medida que llevamos la robótica a la industria, estamos condenados a convertirnos en especialistas porque tenemos que entender lo que hace el operador.

«Una de las cosas que descubrimos es que las grandes empresas constructoras dicen: ‘bueno, si pudieran automatizar esta tarea… en lugar de utilizar un subcontratista, podríamos alquilar una máquina automatizada para realizar esa tarea y luego llevar el subcontratista para hacer todo el trabajo que aún no ha sido automatizado’”.

Woodfin continúa: “Para ellos, el alquiler es una gran oportunidad y estamos desarrollando la cantidad de tareas que podemos automatizar. Hoy nos centramos en la excavación de zanjas y trabajos de tierra a granel y en la carga de camiones. Luego avanzaremos y agregaremos más y más tareas a esa cartera de tareas que podemos automatizar”.

Gravis Robotics, con sede en Suiza, está desarrollando un módulo para instalar en excavadoras individuales, permitiéndoles navegar en los lugares de trabajo y funcionar según sea necesario, todo sin la presencia de un operador humano.

Gravis trabaja actualmente con Morgan Sindall y Vinci y está en conversaciones con las empresas Flannery y Lynch con sede en el Reino Unido, así como con Vesco en Suiza. “Hemos estado trabajando con el ejército suizo y también el ferrocarril suizo”, afirma Woodfin. «Hemos tenido muy buenos contactos con los usuarios finales y las empresas de alquiler, pero queremos ampliarlos».

Cuando se le preguntó si un módulo podría transferirse de una máquina a otra en un entorno de alquiler, Woodfin dijo que ese es el objetivo a largo plazo.

«Ese es el plan. No era algo en lo que habíamos pensado inicialmente, pero ha sido una de las cosas que han solicitado las empresas de alquiler. No hay ninguna razón por la que eso no sea posible”, afirma.

“Lo único que habría que hacer es asegurarse de que la estructura del módulo ya estuviera instalada en cada una de las excavadoras. El módulo robótico requiere algo de tiempo para aprender a operar cada excavadora. Una vez que aprende a operar la excavadora, está bien, pero el software de IA tiene que operar todo para comprender cómo reacciona ante los diferentes controles”.

Llegando este julio

“En julio, queremos poner nuestro módulo en entornos de la vida real y luego buscaremos conseguir socios para llevar excavadoras automatizadas al sitio. Contamos con 25 robóticos en un equipo operativo para ver cómo integrar la robótica en sus actividades diarias. Trabajaremos estrechamente con esas personas para garantizar que cuando necesiten soporte técnico, estemos ahí para proporcionárselo y luego podamos desarrollar juntos estos modelos operativos que nos permitirán integrarlo”.

Actualmente centrado en el mercado europeo, Gravis tiene planes de expandirse también a América y Australia. 

Se espera que el precio del módulo sea de 80.000 a 90.000 Є, dependiendo del hardware con el que esté equipada la excavadora. «Parte de eso es un costo de software recurrente», dice Woodfin. “Hemos tratado de mantener el costo lo más bajo posible.

“Reconocemos que tenemos que generar valor a partir de ese módulo robótico, por lo que tenemos una calculadora de valor, que demostramos a través de mayores tiempos de ciclo a través de tasas de llenado de cucharones, mejores tasas de utilización y la eliminación de cierta mano de obra en el sitio. Podemos recuperar esos costos de tecnología semanalmente”.

Para ayudar a lograr sus objetivos, Gravis Robotics está colaborando con varios socios, incluido Moog Construction, la empresa detrás de muchas de las tecnologías autónomas utilizadas en los equipos de construcción en la actualidad. Según Moog Construction, está “aumentando su experiencia en control de movimiento de precisión, seguridad funcional y diseño de sistemas integrados mediante el desarrollo de funcionalidad automatizada para la industria de la construcción, mientras que Gravis Robotics aplica su experiencia en fusión de sensores, percepción ambiental, teleoperación avanzada y realidad aumentada. imágenes y navegación autónoma para convertir grandes máquinas de construcción en robots móviles autónomos”.

En Bauma 2022, Moog Construction y Gravis Robotics equiparon juntos una excavadora móvil Menzi Muck con la capacidad de cavar zanjas de forma robótica basándose en las aportaciones proporcionadas por un operador desde una ubicación remota. El operador podía establecer la longitud de la zanja, el paso, etc., y la excavadora completaba la tarea.

Los socios creen que estas capacidades y más llevarán la próxima generación de máquinas de construcción a nuevos niveles de conectividad, productividad y seguridad.

Fuente : constructionbriefing .

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