Avance de los vehículos autónomos

Los estándares apoyan la autonomía de los vehículos

Por Kathy Hunt

En los últimos años, el mundo de la tecnología ha manifestado su entusiasmo con la perspectiva del uso de vehículos terrestres autónomos no tripulados (A-UGV) en la industria. Desde las tareas rutinarias de vigilancia, mantenimiento y entrega hasta la manipulación de materiales y el trabajo en líneas de montaje, estas máquinas prometen aumentar la productividad y la eficiencia en una amplia gama de aplicaciones. En la actualidad las utilizan mineros de Sudáfrica para inspeccionar los sitios de voladuras, y vinicultores de Francia para detectar y eliminar las malas hierbas y reducir su dependencia de los herbicidas. Estas son solo dos áreas en las que los A-UGV pueden aumentar la facilidad, la seguridad y la eficiencia de los entornos de trabajo.

A pesar de que las posibilidades de los A-UGV en los lugares de trabajo parecen ilimitadas, estos vehículos también presentan obstáculos para los potenciales compradores y usuarios. Para comenzar, los clientes deben comprender qué grado de autonomía tiene un A-UGV específico. Actualmente, un A-UGV puede estar en uno de estos tres niveles de autonomía: automático, automatizado y autónomo. Los vehículos pertenecientes a los dos primeros niveles de autonomía se denominan vehículos de guiado automático o AGV, mientras que los del tercer nivel se llaman robots móviles.

Asimismo, el consumidor debe decidir cuál sería el A-UGV que se adapta mejor a sus necesidades de desempeño. ¿Se necesita un vehículo autónomo con capacidad de decisión o un vehículo de guiado automático que siga instrucciones previamente programadas? El consumidor también debe saber cuál es el vehículo con mejor desempeño en un entorno de trabajo específico y para las tareas asignadas.

El Comité sobre Vehículos industriales de guiado automático sin conductor (F45) está dedicado al desarrollo de estándares para evaluar los A-UGV y apoyar su uso. Este comité de 60 miembros formado en 2014 ya ha desarrollado una terminología estándar para facilitar una mejor comunicación y comprensión de los A-UGV en la fabricación.

"Inicialmente, analizamos los términos publicados o de uso común en la industria y su posible utilidad para el desarrollo de los estándares de los subcomités del F45. Los estándares de desempeño deben estar escritos de forma que sean claros y útiles para los fabricantes y los usuarios de los vehículos industriales [desde automáticos hasta autónomos]", explicó Roger Bostelman, presidente de F45 y actualmente también presidente de los subcomités F45.01 (Efectos ambientales) y F45.91 (Terminología).

El resultado de la búsqueda de un lenguaje común es una terminología estándar para los vehículos industriales de guiado automático sin conductor (F3200), publicada el año pasado. El estándar incluye los términos y definiciones utilizados en los métodos de prueba de desempeño de los A-UGV, así como en las designaciones de los métodos de prueba asociados de la industria robótica. Este léxico en común permitirá en última instancia a fabricantes y usuarios medir y evaluar el desempeño de los vehículos.

A medida que evolucione la tecnología y el lenguaje para los A-UGV, también lo hará la terminología. El estándar tiene actualmente 12 términos nuevos, modificados o eliminados en proceso de votación para revisión.

Además de la terminología para la designación, el F45 está trabajando en las prácticas, los métodos de prueba y las especificaciones para los A-UGV. Hasta la fecha, el comité ha creado cinco estándares:

• Terminología (F3200, mencionado anteriormente);
• Método de prueba para navegación: área definida (F3244);
• Práctica para registrar la configuración de las pruebas de A-UGV (F3327);
• Método de prueba para la medición de obstáculos con video de cuadrícula (F3265); y
• Práctica de registro de los efectos ambientales para utilizar con los métodos de prueba de los A-UGV (F3218).

Las pruebas son esenciales en la evaluación y la selección del tipo de vehículo que satisfaga las necesidades del usuario. Cuatro de los seis subcomités que dependen del F45 se ocupan de los métodos de prueba. Cada uno se centra en ciertos aspectos del desempeño de los A-UGV, como atraque y navegación, o detección de objetos.

Dentro de la responsabilidad del Subcomité sobre Atraque y navegación (F45.02), el Método de prueba para la navegación: área definida (F3244) evalúa el movimiento de las máquinas. Esto incluye qué tan bien se mueve la máquina, ya sea a lo largo de una ruta previamente programada o autónoma, en un espacio confinado o abierto, desde un punto de salida hasta el de llegada. El subcomité también ha redactado un estándar (WK5700) propuesto para probar la maniobrabilidad, precisión y repetición del atraque de los A-UGV en espacios definidos pero limitados. Dos ejemplos de la necesidad de pruebas de precisión y maniobrabilidad son la alineación de una carretilla elevadora robótica con un palé y su elevación, y la alineación y conexión de un vehículo remolcador con un enganche de remolque.

Otra área de desempeño, la detección y protección de objetos, cae dentro del área de acción del Subcomité sobre Detección y protección de objetos (F45.03). El grupo ya ha desarrollado un método de prueba para la medición de obstáculos con video de cuadrícula (F3265), que mide las acciones de un A-UGV cuando aparece un obstáculo en su trayectoria. El procedimiento toma en cuenta si el vehículo reduce la velocidad, se detiene o colisiona con el objeto. Para la creación de este y otros dos estándares propuestos, el subcomité toma en cuenta varios factores.

"Dada la variedad de tipos de sensores que pueden utilizarse en un A-UGV para detectar obstáculos, debemos considerar todas las posibilidades correspondientes y garantizar que cualquier estándar de este subcomité pueda aplicarse en la mayor cantidad posible de casos. En este momento, es muy común que un A-UGV utilice sensores LIDAR 2D para detectar obstáculos, pero los métodos con sensores 3D y cámaras son cada vez más comunes. Así, las características como dimensiones, materiales y colores de los obstáculos deben tenerse en cuenta de forma que puedan exponerse los casos extremos de sensores particulares y al mismo tiempo permanezcan operativamente adecuados", dijo Adam Norton de la Universidad de Massachusetts, Lowell, presidente del subcomité F45.03 y secretario del comité F45.

En cuanto a la comunicación y la integración, otro subcomité (F45.04) está analizando cómo deben tenerse presentes la imprevisibilidad y la incapacidad de repetición cuando se desarrolla un método de prueba. "Las comunicaciones inalámbricas son difíciles de configurar de forma medible y repetible. La propagación a través del entorno se obstaculiza de formas impredecibles por la ubicación, la orientación y el material de todos los objetos del entorno", explicó Bob Holmberg, presidente del Subcomité sobre Detección y protección de objetos (F45.03). "Controlar, modificar y obstaculizar la propagación de señales inalámbricas de forma comprensible y repetible no es posible para la mayoría de los usuarios. Una excepción son las comunicaciones ópticas en la línea de visión, en las que se pueden introducir obstáculos con bloqueos de la trayectoria óptica. Esta práctica [WK54431] aborda el problema obstaculizando el flujo de datos de formas sencillas y económicas de controlar y que obstaculizan la comunicación del A-UGV de forma similar a la experimentada en servicio".

El entorno también afecta el trabajo del subcomité (F45.01). La Práctica de registro de los efectos ambientales para utilizar con los métodos de prueba de los A-UGV (F3218) analiza los modos de desempeño de los A-UGV en ciertas condiciones ambientales como la temperatura, la iluminación y la superficie del terreno de una planta manufacturera. La superficie del terreno incluye variables como desniveles, huecos y cambios de pendiente del suelo que pueden afectar el desempeño del vehículo.

"Ahora estamos actualizando el F3218, al que agregamos detalles relacionados con los límites, las diferentes condiciones de iluminación y otros, que permitan a los usuarios de vehículos industriales documentar claramente el entorno de prueba de los vehículos para que otros puedan repetir la prueba. Por ejemplo, pisos, paredes, luces y espacios variados en los que los vehículos se mueven de un entorno a otro. Puede ser cuando se navega del frío al calor, o transiciones entre luz y oscuridad, etc.", dijo Bostelman. 

Además de revisar el F3218 y el F3200, los miembros de F45 prevén redactar muchas pruebas adicionales para los vehículos industriales.

"Es una cantidad enorme, porque intentamos hacer un documento que separe las diferentes capacidades de los U-AGV para poder probar cada uno de forma independiente. Probar todas las capacidades permitirá que los fabricantes, usuarios finales, integradores y otros utilicen el mismo lenguaje para conversar sobre las aplicaciones de instalación. Los formularios de las pruebas serán una forma clara de ver cuáles pruebas se realizaron y cómo se desempeñaron los vehículos", dijo Matt LaFary, vicepresidente del comité y vicepresidente de ingeniería, producto y cultura en Triib Inc.

Además de redactar el documento sobre las capacidades, los miembros de F45 están desarrollando un manual para combinar los estándares de A-UGV (WK65141). "Está pensado como guía para combinar varios estándares entre sí con el fin de realizar pruebas más complejas, como la navegación a través de un entorno desde la salida hasta la meta con obstáculos en la trayectoria y en las comunicaciones", explicó Norton. Destinado tanto a los fabricantes de vehículos como a los usuarios, WK65141 ayudará a reproducir mejor las condiciones de la vida real en las pruebas de los A-UGV. Al igual que todos los estándares propuestos y existentes en el ámbito del comité F45, este estándar intenta ayudar a unificar el lenguaje utilizado en la industria de la automatización para seguir avanzando. "Esto es importante para permitir que los A-UGV crezcan y sirvan a todas las industrias que necesitan automatización; que, a la larga, serán todas las industrias", comentó LaFary.

Si tiene interés en participar en el trabajo del F45 y cualquiera de sus subcomités, póngase en contacto con Molly Lynyak, gerenta de personal del comité F45 de ASTM (+1.610.832.9743). Los nuevos miembros son siempre bienvenidos.

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¿Qué es un A-UGV?

El término "vehículos terrestres autónomos no tripulados" (A-UGV) se aplica a tres tipos de vehículos sin conductor utilizados en los sectores manufacturero, hotelero, militar, de almacenamiento y otros campos.

Los más simples, los vehículos de guiado automático, se controlan remotamente y se desplazan sobre una ruta previamente programada. A menudo, estos vehículos siguen una cinta o cable magnético incorporado en el suelo. No pueden desviarse de esa trayectoria sin asistencia humana. Los vehículos de guiado automatizado también siguen una ruta preestablecida, pero pueden desviarse ligeramente de su curso sin intervención humana.

Los vehículos no tripulados de guiado autónomo, como indica su nombre, son vehículos autoguiados que funcionan con independencia y sin una trayectoria designada. Estos vehículos autorregulados pueden alterar su ruta y maniobrar en torno a obstáculos fijos y móviles sin ninguna interferencia humana. Por tener mayores capacidades que los vehículos automáticos y automatizados, estos A-UGV también se conocen como robots móviles.

A medida que se fabriquen A-UGV más diversos y avanzados, se podrán establecer nuevos niveles de autonomía. Estos niveles ayudarán a los usuarios a determinar cuál de estos vehículos sin conductor se adapta mejor a su entorno operativo, tareas y necesidades.

Kathy Hunt es una periodista y autora que reside en la costa este de los EE. UU.