IDTechEx analiza cómo se utilizan los sensores para lograr seguridad y un control preciso en la robótica del siglo XXI
Con una creciente demanda de automatización en el siglo 21st , los robots han tenido un crecimiento rápido y sin precedentes en muchas industrias, como la logística, el almacenamiento, la fabricación y la entrega de alimentos.
La interacción humano-robot (HRI), el control preciso y la colaboración segura entre humanos y robots son las piedras angulares de la adopción de la automatización. La seguridad se refiere a múltiples tareas en el contexto de los robots: detección de colisiones, evitación de obstáculos, navegación y localización, detección de fuerzas y detección de proximidad son algunos ejemplos. Todas estas tareas son posibles gracias a un conjunto de sensores, como LiDAR, sensores de imagen/visión (cámaras), sensores táctiles y sensores ultrasónicos. Con el avance de la tecnología de visión artificial, las cámaras son cada vez más importantes en los robots.
Principio de funcionamiento de los sensores en robótica – Sensores/cámaras de visión El CCD (dispositivo de carga acoplada) y el CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) son tipos habituales de sensores de visión. Un sensor CMOS es un dispositivo digital que convierte la carga de cada píxel en su tensión correspondiente, y el sensor suele incluir amplificadores, corrección de ruido y circuitos de digitalización. Por el contrario, un sensor CCD es un dispositivo analógico que contiene una matriz de sitios fotosensibles. Aunque cada uno tiene sus puntos fuertes, con el desarrollo de la tecnología CMOS, los sensores CMOS se consideran ahora en general adecuados para la visión artificial en robots gracias a que ocupan menos espacio, son más baratos y consumen menos energía que los sensores CCD. Los sensores de visión pueden utilizarse para estimar el movimiento y la distancia, identificar objetos y localizarlos. La ventaja de los sensores de visión es que pueden recopilar mucha más información con alta resolución en comparación con otros sensores como los LiDAR y los ultrasónicos. El diagrama siguiente compara diferentes sensores basándose en nueve puntos de referencia. Los sensores de visión tienen alta resolución y bajo coste. Sin embargo, son intrínsecamente susceptibles a las condiciones meteorológicas adversas y a la luminosidad; por lo tanto, a menudo se necesitan otros sensores para aumentar la robustez general del sistema cuando los robots trabajan en condiciones meteorológicas impredecibles o en terrenos difíciles. En el último informe de IDTechEx, «Sensores para robótica 2023-2043: tecnologías, mercados y pronósticos«, se incluye un análisis y una comparación más detallados de estos puntos de referencia.
¿Cómo se utilizan los sensores de visión para la seguridad de los robots móviles?
La robótica móvil es una de las mayores aplicaciones robóticas en las que se utilizan cámaras para la clasificación de objetos, la seguridad y la navegación. Los robots móviles se refieren principalmente a vehículos de guiado automático (AGV) y robots móviles autónomos (AMR). Sin embargo, la movilidad autónoma también desempeña un papel importante en muchos robots, desde los de reparto de alimentos hasta los robots agrícolas autónomos (por ejemplo, segadoras, etc.), que dependen de la movilidad autónoma. La movilidad autónoma es una tarea intrínsecamente complicada que requiere evitar obstáculos y detectar colisiones.
La estimación de la profundidad es uno de los pasos clave en la evitación de obstáculos. La tarea requiere una o varias imágenes RGB de entrada recogidas de sensores de visión. Estas imágenes se utilizan para reconstruir una nube de puntos 3D con algoritmos de visión artificial, estimando así la profundidad entre el obstáculo y el robot. A estas alturas (2023), la mayoría de los robots móviles (por ejemplo, AGV, AMR, robots repartidores de comida, robots aspiradores, etc.) se siguen utilizando en interiores, como almacenes, fábricas, centros comerciales y restaurantes, donde el entorno está bien controlado con una conexión a Internet y una iluminación estables. Por tanto, las cámaras pueden alcanzar su mejor rendimiento y las tareas de visión artificial pueden realizarse en la nube, lo que reduce significativamente la potencia de cálculo necesaria para el propio robot y, por tanto, su coste. Por ejemplo, las cámaras sólo son necesarias para supervisar la cinta magnética o el código QR en el suelo para los AGV basados en rejilla. Aunque esto se ha utilizado mucho y está de moda hoy en día, no funciona bien para los robots de desplazamiento lateral en exteriores o los robots de inspección que trabajan en zonas con cobertura Wi-Fi limitada (por ejemplo, bajo las copas de los árboles, etc.). Para resolver este problema, en la actualidad está surgiendo la técnica de visión por ordenador en la cámara. Como su nombre indica, todo el procesamiento de la imagen se realiza dentro de las cámaras. Debido a la creciente demanda de robots para exteriores, IDTechEx cree que la visión por ordenador en cámara será cada vez más necesaria a largo plazo, sobre todo para los diseñados para trabajar en terrenos difíciles y entornos duros (por ejemplo, robots de exploración, etc.). Sin embargo, a corto plazo, IDTechEx cree que el consumo de energía y el elevado coste de los chips frenarán su adopción. IDTechEx cree que muchos fabricantes de equipos originales (OEM) de robots preferirían incorporar otros sensores (por ejemplo, sensores ultrasónicos, LiDAR, etc.) como primer paso para mejorar la seguridad y robustez de la capacidad de percepción del entorno de sus productos.
En el último informe de IDTechEx, «Sensores para robótica 2023-2043: tecnologías, mercados y pronósticos”, se incluye un análisis más detallado de esta tendencia y de cómo se utilizan conjuntamente los distintos sensores.
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