“Després del telègraf i l'smartphone, ara és el moment de la robòtica”Què és i per a què serveix la robòtica?

Jordi, quan et vas començar a interessar en el món de la robòtica? Fa molt de temps. De ben petit m’agradava molt dibuixar i un dia, suposo que després de veure alguna pel·lícula de ciència-ficció, em va donar per començar a dibuixar robots de totes mides i totes formes. Recordo que un dia vaig descobrir que els robots tenien motors elèctrics en lloc de músculs i així vaig descobrir l’electricitat i els motors elèctrics molt abans de començar a anar a l’escola.

Ho vaig trobar molt fascinant i vaig tenir la sort que aquell any els Reis Mags em van portar un joc que permetia fer petits circuits elèctrics, anomenat Electro L, cosa que em va permetre començar a experimentar amb circuits amb piles, interruptors, petites bombetes i algun motor elèctric reciclat d’algun joguet.Recordes quan vas fabricar el primer robot i com era? Va ser en aquella època primerenca. Vaig construir una petita plataforma a piles amb dos motors, però el problema era que quan la posava en marxa anava recta fins que xocava contra la paret. En aquell moment vaig recordar un reportatge d’un teler mecànic que utilitzava targetes amb perforacions per controlar les agulles i ho vaig aplicar a fer un rotllo de paper (com una cinta de casset) que portava forats per anar activant seqüencialment i durant un temps determinat cadascun dels motors d’aquest robot.

El rotllo que controlava el motor era fet amb paper de vàter de l’època, que era molt més dur que l’actual. En aquell moment em fascinava la idea de poder enviar el robot a un lloc determinat i fer-lo tornar només fent girar el rotllo al revés. La idea era bona però no va funcionar a la pràctica tot i que recordo que vaig passar-m’ho molt bé durant tot el procés.I d’aquí passem a la universitat.

Quan comences a fer robots a la UdL? Va ser per casualitat. Quan vaig començar com a professor a la universitat havia d’impartir una assignatura sobre sensors i transductors a la titulació d’Enginyeria Tècnica en Informàtica de Sistemes i tot just fent pràctiques amb sensors i motors. Al final vam muntar-ho tot sobre quatre peces d’alumini i vam fer els primers robots que podien seguir una línia al terra.

La cosa va anar tan bé que vam acabar fent una demostració-concurs a l’acabar l’assignatura.D’allò en fa uns quants anys. I actualment, en quins aparells de robòtica treballeu? Ara estem treballant en el concepte d’Assistent Personal Robòtic o APR, en què hem pogut desenvolupar tres prototips anomenats APR-01, APR-02 i APR-03. La particularitat de la nostra proposta és la utilització d’un sistema de mobilitat omnidireccional que permet que el robot es mogui en qualsevol direcció sense haver de fer cap maniobra.

És a dir, el robot es pot moure cap a la dreta (o esquerra) sense haver de girar. Tenim vídeos a YouTube [vegeu el QR] on es poden veure els robots en moviment. El pla és continuar el seu desenvolupament mentre es pugui i apropar-nos al màxim al que seria un prototipus comercial.

La resposta a la primera part de la pregunta és senzilla: la robòtica és una gran barreja inclusiva de tecnologies aplicades a un objectiu determinat. La resposta a la segona part és més complicada: hauria de servir per alliberar la humanitat de realitzar tasques repetitives que no generen interès ni valor afegit. A l’Escola Politècnica de la Universitat de Lleida (EPS) la robòtica s’utilitza com a eina docent per a l’aprenentatge i consolidació de coneixements, com a eina de recerca per desenvolupar nous sensors i noves aplicacions, i com a eina d’innovació per solucionar problemes específics de la societat o de les empreses.

Els elements que defineixen la robòtica són els sensors que capten informació de l’entorn, els actuadors que realitzen les accions, el sistema de control que ha de fer que tot funcioni, l’estructura mecànica que ha de suportar tot el conjunt i el sistema logístic i de comunicacions que ha de gestionar el seu funcionament. Exemples de robòtica Depenent de la barreja que es faci de tots d’aquests elements, obtindrem un robot amb unes capacitats determinades. Per exemple, els anomenats com a braços robot industrials es basen en una robusta estructura mecànica de precisió, en motors molt potents per poder executar moviments ràpids i en un sistema de control bastant simple dissenyat per executar una sèrie d’accions de forma repetitiva.

És fàcil entendre que aquests robots industrials han de treballar tancats en gàbia atès que no disposen de sensors que puguin aturar-lo en cas que una persona entri en el seu radi d’acció de moviments. Un altre exemple són els anomenats robots domèstics, que tenen com a màxim exponent els robots de neteja del terra. En aquest cas, els motors utilitzats només aporten la mobilitat mínima indispensable per desenvolupar la seva tasca, una estructura mecànica dissenyada per ser compatible amb persones i/o mascotes que puguin estar al seu voltant, un sistema de control basat en un microcontrolador i un conjunt de sensors que defineixen com es comporta el robot.

Per exemple, si el robot només porta uns petits interruptors com a sensors llavors no s’aturarà fins a xocar amb un obstacle. Si porta uns petits sensors d’infraroig podrà aturar-se abans de xocar amb els obstacles. Si porta un sensor tipus LIDAR (sensor làser de distància que va girant i va aportant informació de l’entorn del robot) podrà analitzar la forma de l’habitació i planificar la seva trajectòria.

Si, a més a més, porta un sensor passiu infraroig (PIR) podrà detectar una persona o una mascota a partir de la radiació infraroja emesa. I si finalment porta una càmera, potser s’utilitzarà per guiar la trajectòria, detectar obstacles o fins i tot realitzar funcions de telecontrol o televigilància. Primeres investigacions Els primers treballs que es van realitzar van tenir un caire docent i van acabar en demostracions que van tenir gran difusió1.

Aquells primers robots eren molt senzills i tenien una estructura bàsica d’alumini. Llavors es van fer diversos intents per imitar el comportament i l’aspecte de diversos animals2 també amb peces d’alumini, i durant molts anys es va estar desenvolupant un robot de neteja3 que, amb l’aparició de la impressió 3D, va permetre desenvolupar nous prototipus de robot de neteja4 amb una estructura i carcassa construïda amb estereolitografia. Malgrat que l’equip d’estudiants i professors que hi estava al darrere era molt vàlid, malauradament la proposta no va trobar finançament just en el moment de plantejar el seu desenvolupament com a prototipus industrial.

Ningú sap com hauria pogut evolucionar tot si hagués tingut èxit la proposta. Adquisició d’una impressora 3D El salt més gran del laboratori de robòtica de l’EPS es va fer el 2009 amb l’adquisició d’una impressora 3D Stratasys Dimension 12005, que va ser de les primeres que es van posar en funcionament tant a nivell de Catalunya com d’Espanya. A partir de llavors es van poder fabricar amb precisió peces estructurals amb qualsevol forma.

Aquesta impressora 3D va permetre que els estudiants d’enginyeria mecànica de l’Escola Politècnica poguessin provar i desenvolupar plenament les seves capacitats de disseny sense cap limitació a l’hora de la fabricació. D’aquesta forma es van poder dissenyar tant les plaques electròniques i les peces estructurals com el sistema de control informàtic que compon un robot. Aquestes capacitats van permetre el desenvolupament del primer gran prototipus de robot assistencial (APR-01) pensat per ser utilitzat en una llar normal.

Aquest disseny inicial ha anat millorant-se fins a la creació dels prototipus APR-02 i APR-036, que han permès desenvolupar diverses aplicacions com l’ajuda al caminar, la supervisió automàtica de les condicions ambientals i de la climatització, el transport de paquets en interiors d’edificis i la detecció automàtica de fuites de gas durant el desplaçament dels robots. Tots aquests treballs en robòtica han estat possibles gràcies a haver estat capaços de combinar tasques de formació d’estudiants d’enginyeria de l’Escola Politècnica Superior amb tasques de recerca dutes a terme pel professorat i doctorands del Laboratori de Robòtica. La possibilitat que ofereix la robòtica de combinar treballs en electrònica, mecànica, optimització energètica, control i programari informàtic ha permès que un gran nombre d’estudiants de l’Escola Politècnica Superior hagin pogut utilitzar els robots desenvolupats al laboratori per provar, experimentar, modificar i programar el comportament de robots i així completar la seva formació universitària.

Aquesta tasca formativa també ha permès despertar vocacions científiques que han culminat amb la realització de tesis doctorals al laboratori, cosa que ha contribuït a eixamplar els límits del coneixement en diverses disciplines científiques. En aquest punt cal tenir present que a nivell mundial es poden comptar amb els dits de les mans i els peus els laboratoris de robòtica que han desenvolupat i fan evolucionar els seus propis dissenys de robots en un entorn globalitzat i ultracompetitiu. En resum, la combinació de clima emboirat i assolellat, dels flaires de carxofa i carn a la brasa i de la encomiable capacitat de treball de la pagesia lleidatana ha permès que a la Universitat de Lleida hi hagi un laboratori que continua buscant noves respostes a la pregunta inicial: què és i per a què serveix la robòtica?