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A primera vista, podría parecer que los A-UGV (vehículos terrestres autónomos no tripulados) no tienen mucho en común con otras tecnologías del siglo XXI como la fabricación aditiva (AM) y la infraestructura inteligente. Al mirar más de cerca, no obstante, comienzan a hacerse evidentes algunos hilos en común: el uso de conceptos de aprendizaje automático, la dependencia de sistemas automatizados y la interconectividad digital, por nombrar solo unos cuantos.

Y para este otoño, tales actividades compartirán algo más: un comité de ASTM International ampliado. El comité permitirá que distintas partes interesadas que representan a diversas industrias trabajen conjuntamente en áreas en las que sus disciplinas se traslapan.

El recientemente reconstituido Comité sobre Robótica, automatización y sistemas autónomos (F45) marca también una nueva etapa del esfuerzo permanente de ASTM por cumplir con su misión de una forma más holística y, en consecuencia, incrementar su valor ante sus miembros y socios industriales. La historia del nuevo comité F45 trata en realidad sobre cómo las innovaciones tecnológicas en la fabricación, particularmente la convergencia digital de tecnologías emergentes adyacentes en una infraestructura y un sistema físico, están creando oportunidades para la coordinación del desarrollo de estándares que beneficiarán a todos los participantes en el proceso.

El momento correcto

Muchos comités de ASTM International se han organizado en torno a categorías de productos o materiales específicos. Desde los primeros días de la organización, cuando ingenieros, propietarios de empresas y otras partes interesadas se reunieron con el fin de desarrollar estándares para el acero utilizado en vías de ferrocarril y estructuras de puentes, ha sido común que los comités se centren en sus nichos particulares (abordando a la vez una amplia gama de cuestiones en el interior de tales nichos).

El caso del comité F45, en su conformación original, no fue distinto. A partir de su formación hace siete años, que tuvo lugar en respuesta al creciente uso de vehículos sin conductor y robots móviles autónomos en aplicaciones de fabricación, almacenamiento y entrega, el grupo ha asumido un rol de liderazgo en estándares relacionados con la medición del desempeño de los A-UGV. El primero, sobre terminología (F3200), ha contribuido a facilitar la comunicación en la industria desde su publicación en 2016.

Otros de sus logros son el desarrollo de una práctica estándar para describir los objetos estacionarios utilizados en los métodos de prueba de A-UGV (F3381) y de métodos de prueba para la navegación en espacios confinados (F3244), medición de obstáculos con video en cuadrícula (F3265) y confirmación del desempeño de atraque de los A-UGV (F3499). Hasta ahora, el comité ha publicado nueve estándares y tiene otros más en curso.

Ahora, no obstante, el comité F45 tenderá una red mucho más extensa. El Dr. Roger Bostelman, que ha presidido el comité desde su creación, es investigador asociado en la División de Sistemas Inteligentes del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los EE. UU. (NIST). Según explica, quienes estuvieron involucrados en la formación del comité se dieron cuenta de que los A-UGV eran solo la punta del iceberg incluso antes de que se hiciera oficial su constitución.

“Antes de la conformación del comité F45, el NIST conversó con ASTM sobre la necesidad de diversos comités de estándares en el rubro de la robótica para abordar no solamente el tema de los vehículos autónomos sino también el desempeño de los robots, manipuladores móviles (brazos robóticos montados en vehículos autónomos), sujeción, percepción y otras áreas”, dice Bostelman. “La intención siempre estuvo allí. Solo estábamos esperando el momento más apropiado para hacerlo”.

Y ese momento llegó en 2021.

El sitio lógico

“No estaríamos haciendo esto si no percibiéramos una necesidad y si no viéramos una forma en la que ASTM pudiera usar aquello en lo que somos muy buenos con el fin de contribuir a la solución de algunos de los desafíos que hay allá afuera”.

Estas son las palabras de Leonard Morrissey, director de estrategia y desarrollo empresarial global de ASTM, quien ha estado muy involucrado en las acciones encaminadas a ampliar el alcance de las actividades del comité F45. Explica que, si bien son los miembros quienes usualmente determinan la dirección en la que evolucionan sus comités, para el caso del comité F45, el análisis del panorama de alto nivel realizado por su equipo contribuyó a dar forma al proceso.

“Si te enfocas en tu sector de industria, lo que se supone que debes hacer es desarrollar soluciones para tu sector de industria en particular. No obstante, desde nuestra perspectiva de desarrollo empresarial, necesitamos contemplar cómo es que todas esas ‘tribus’ individuales se conjuntan y ver si existe alguna manera más amplia, universal, de abordar tales cuestiones”, dice.

Darle un nuevo nombre al comité F45 puede no parecer gran cosa, pero en realidad significó un primer paso muy importante. “Al llamar las cosas de cierta manera, por defecto excluyes cosas que no quisieras excluir, y estos conceptos, estos términos, cambian todo el tiempo”, destaca Morrissey. “Esto ha representado un desafío, pero contamos con personas verdaderamente comprometidas, y en eso reside la belleza del proceso de ASTM, en que todos tenemos perspectivas necesariamente dispares”.

La elección por consenso del nuevo nombre, “Comité sobre Robótica, automatización y sistemas autónomos”, refleja a la perfección la nueva dirección del comité F45. Y mientras que la estructura del comité continúa en proceso de definición, las primeras recomendaciones incluyen secciones dedicadas para temas como infraestructura inteligente, logística, sensores, fabricación avanzada, ciberseguridad y, por supuesto, A-UGV.

En septiembre tuvo lugar un taller diseñado para dar a las partes interesadas de la industria la oportunidad de dar un paso al frente y ayudar a ASTM a definir los estándares específicos cuyo desarrollo quisieran ver materializado. Existe la esperanza de que algunas de esas personas asuman funciones directivas en los comités. También se necesitará un nuevo presidente, ya que la normativa de ASTM obliga a Roger Bostelman a abandonar su puesto al terminar este año.

Dar en el NERVE

Adam Norton, secretario del comité, también considera que este comité representa la plataforma de lanzamiento lógica para una evaluación más exhaustiva de los estándares que se requerirán en los distintos segmentos de la fabricación avanzada. “El principal dominio en el que resultan aplicables los estándares sobre A-UGV del comité F45 es el de la fabricación, que está repleto de sistemas robóticos y de automatización de otros tipos como manipuladores, sensores y otros elementos de infraestructura inteligentes”, dice.

Norton es director asistente del Centro de Validación y Experimentación de Robótica de Nueva Inglaterra (NERVE) de la Universidad de Massachusetts Lowell, y también colabora con el Centro de Excelencia de Exotecnología (ET CoE) de ASTM en labores de investigación para estándares. El NERVE ha colaborado con varios comités de ASTM, como los Comités sobre Exoesqueletos y exotrajes (F48) y sobre Aplicaciones de seguridad nacional (E54), llevando a cabo investigaciones valiosas que han contribuido a impulsar nuevos estándares en las áreas mencionadas.

El centro también colabora con el comité F45. Los investigadores del NERVE, por ejemplo, fueron determinantes en el desarrollo de los métodos de prueba para evaluar las funciones de navegación y evitación de obstáculos que se incorporaron al documento F3244 (Método de prueba para navegación: área definida) en una revisión aprobada en mayo. El nuevo comité se apoyará en el NERVE y en otros socios del sector académico en el proceso de ampliar su alcance, algo que Norton considera una excelente oportunidad para generar sinergias.

“El Centro NERVE desarrolla métodos y parámetros de prueba para muchos y muy diversos campos de la robótica”, explica. “Uno de los más prominentes es la manipulación mediante robots. ARMada, nuestro banco de prueba de manipuladores robóticos, consta de varios sistemas robóticos con uno y dos brazos diseñados para usarse indistintamente con una serie de efectores y sensores en los extremos. La expansión de nuestro comité para incluir los manipuladores hará posible que el NERVE profundice sus contribuciones en este rubro”.

Norton menciona la sujeción y la manipulación como áreas prometedoras para la investigación en robótica y resalta que, al día de hoy, existe la necesidad de estandarizar muchas de las referencias y métodos de prueba en este segmento. “El comité F45 tiene un camino claramente trazado en estos rubros. Por ejemplo, la evaluación de las características de un efector de extremo (fuerza de sujeción, tiempo de ciclo, fuerza de los dedos), la comparación de los algoritmos de sujeción en una tarea común y las mediciones estándar de actividades de recolección y colocación, por mencionar algunas”.

Tecnologías e investigaciones adyacentes

Según Bostelman, un aspecto importante de la nueva agenda del comité será identificar y llenar los vacíos de estándares en el ámbito de ASTM. “Un ejemplo de esto es el hecho de que el Comité sobre Sistemas de procesamiento de imágenes en 3D (E57) desarrolle estándares sobre percepción, pero quizá no aborde esta función desde la perspectiva de un vehículo autónomo o manipulador móvil cuando se lo utiliza para la evitación de obstáculos o la detección de personas”, dice. El nuevo comité F45 tendrá la capacidad de abordar esa perspectiva.

Otro horizonte interesante es el potencial para la colaboración con dos centros de excelencia de ASTM. El Dr. William Billotte, director de los programas globales de exotecnología de ASTM, está convencido de que el comité F45 y el ET CoE, que él dirige, se complementarán muy bien.

“Los exoesqueletos podrían utilizar componentes robóticos y sistemas semiautónomos, así como incorporar sensores”, dice, añadiendo que también podrían utilizarse en centros de trabajo de fabricación y logística de alta tecnología. “Por ello, los miembros del comité F45 estarán desarrollando estándares que refuercen la seguridad y confiabilidad de las exotecnologías”.

La seguridad informática será una preocupación particular a medida que proliferen el Internet de las Cosas (IoT) y otras formas de conectividad digital. Billotte sugiere que el hecho de que el entorno de fabricación esté evolucionando en dirección de centrarse en las personas hará que sea apremiante la intervención del comité F45 para abordar esta cuestión.

“Los estándares tendrán que ser lo suficientemente robustos para hacer posible este marco de trabajo, en el que estos sistemas rodean al trabajador, le marcan pautas e interactúan con él mediante exoesqueletos y otros dispositivos ponibles”, dice Billotte. “De ahí que proteger los datos y las comunicaciones sea un componente crítico de este modelo, ya que la precisión y la calidad de los datos no solo impulsan la productividad, sino que de ellas depende la seguridad del trabajador”.

Billotte hace referencia a un elemento de trabajo actualmente en curso en el Comité sobre Exoesqueletos y exotrajes, Gestión eficaz de la ciberseguridad para exoesqueletos (WK76659), como un ejemplo de un estándar propuesto que puede beneficiarse del nuevo enfoque en los formatos de la información y las comunicaciones del comité F45. “Tengo la esperanza de que cada uno de estos comités aprovechará la experiencia del otro y, conjuntamente, desarrollarán estándares más robustos a causa de esta sinergia”, dice.

Como líder del Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva (AM CoE) de ASTM y director de los programas globales de fabricación aditiva de ASTM, el Dr. Mohsen Seifi se muestra optimista en cuanto a los avances que podrían materializarse mediante los esfuerzos coordinados del AM CoE y el comité F45. Por ejemplo, ve un gran potencial en el área de automatización de los posprocesos que tienen lugar después de la terminación de un producto.

“Un ejemplo de ello es la automatización del desempaque de un producto completo para mejorar la eficiencia en la eliminación de polvo de los procesos de fusión de lecho de polvo seguidos del corte de filamentos”, dice Seifi. “Con frecuencia, las máquinas responsables de cada tarea provienen de distintos fabricantes, y la comunicación de una máquina con otra puede representar un desafío. Para lograr una transición fluida de la preparación de materia prima al posprocesamiento, es necesario que las máquinas utilicen un protocolo de comunicación común para la transferencia de datos. Esto será crucial en las fábricas del futuro, en las que los robots realizarán una gran parte del trabajo”.

Seifi también hace referencia a las investigaciones en curso llevadas a cabo por los centros de excelencia, resaltando su importancia para el trabajo de comités como el F45. Billotte comparte esta visión.

“Una de nuestras maneras de perseguir el objetivo de contar con exotecnologías seguras y confiables es la aceleración de la creación de estándares a través del financiamiento de investigaciones focalizadas en áreas prioritarias para la comunidad de interés. Con frecuencia, llamamos a esto 'investigaciones dirigidas a estándares' (R2S)”, explica Billotte. “Tengo esperanzas en que el nuevo comité F45 identifique las áreas que necesiten de tales investigaciones”.

La evidencia del éxito de este enfoque es contundente. “En los últimos tres años, hemos demostrado que llevar a cabo tareas focalizadas de investigación y desarrollo puede acelerar y mejorar significativamente la formulación de estándares”, resalta Seifi. “Los resultados y los datos generados a partir de las labores de investigación y desarrollo pueden dar lugar a la formulación de nuevos estándares y contribuir a la revisión de los existentes”.

Hoja de ruta hacia el futuro

La expansión del comité F45 abre un nuevo mundo de posibilidades para estándares que podrían tener impacto en una amplia gama de operaciones de fabricación avanzada. También representa un hito interesante en la evolución de ASTM y en su misión.

“En mi opinión, será muy infrecuente en lo sucesivo que alguien se dedique a cuestiones relacionadas con un único silo de industria”, dice Morrissey. Menciona el caso del Comité sobre Sustentabilidad (E60) como un ejemplo exitoso de un comité “de carácter global” que, al igual que el nuevo comité F45, examina cómo este tema crítico resulta aplicable a distintas industrias, principalmente en el sector de la construcción.

Y no se trata solo de estándares. “Los estándares son el pan de cada día de ASTM, aquello a lo que nos dedicamos, pero el desarrollo de una fuerza de trabajo educativa también resulta necesario para estas cosas”, destaca Morrissey. “Certificación, aseguramiento de la calidad, servicios de asesoramiento donde se requieran… ASTM es una gran máquina con montones de herramientas, y estamos intentando ver si podemos aprovechar todo eso de una forma más inteligente”.

Morrissey anticipa una especie de enfoque modular en el que, a medida que más se aprenda, surgirán más áreas que será necesario abordar. “Preveo que esto se expandirá como una telaraña”, dice. “No solo el desarrollo de estándares y la orientación, sino también la coordinación”.

Tomemos como ejemplo el caso del Comité sobre Productos de consumo (F15). “Tiene un estándar sobre la seguridad de los productos conectados a Internet, IoT, que desde la perspectiva de la seguridad cumple con lo que estos deberían hacer”, explica Morrissey. “Pero ¿cómo podría esto aplicarse a las tecnologías de sensores y a las tecnologías inteligentes que se analizan en el Comité sobre Calzado y seguridad de peatones y senderos (F13)? Queremos que haya alguien en el siguiente nivel superior, facultado para decir ‘De acuerdo, ¿cómo podemos aprender de esas prácticas y cómo podemos adaptarlas a otros rubros?’”.

Algo que no cambiará es la manera en la que ASTM se apoya en partes interesadas de la industria para identificar las áreas que, desde su punto de vista, requieren alguna forma de estandarización. Entre el taller de septiembre y las próximas reuniones de los comités completos programadas para el mes de octubre, se espera que los nuevos voluntarios den un paso adelante para ayudar a definir el rumbo del Comité sobre Robótica, automatización y sistemas autónomos tanto en el papel de funcionarios como en el de miembros del comité, a medida que este emprende un futuro marcado por una mayor colaboración.

Jack Maxwell es un escritor independiente que reside en Westmont, Nueva Jersey, EE. UU.