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09/08/2018 |
La robótica y la inteligencia artificial llegan al sector de la construcción

 Florida Universitària y una pyme valenciana desarrollan un primer sistema constructor robótico para inter-conectar y operar grúas telescópicas

La automatización ha alcanzado ya a prácticamente todos los sectores productivos. Sin embargo, el sector de la edificación es uno de los territorios en los que la introducción de los procesos de automatización y la incorporación de la robótica se están produciendo de una forma especialmente lenta. Las profesiones clásicas de la construcción de edificios, tales como albañiles, encofradores, jefes de obra, pintores… aún no se han visto afectadas por esta tendencia creciente hacia la robotización. Muchas y diversas son las causas que explican este hecho y la empresa valenciana Avantobres, una pyme dedicada a la edificación, lleva trabajando desde hace algunos años en un ambicioso proyecto centrado en un difícil objetivo: incorporar en la industria de la construcción todos los avances tecnológicos que se están desarrollando, muy aceleradamente, en otros sectores industriales. Objetivo muy complejo, que requiere de la participación de muchos conocimientos.  Edificación, industrialización, robótica, inteligencia artificial  son algunos de los campos que necesariamente han de encontrar un espacio común desde el que conseguir notables avances en este campo. 

Desde esta necesidad, Avantobres ha estado colaborando en este proyecto con Florida Universitària, en una iniciativa conjunta en la que han participado, a lo largo de tres años, numerosos estudiantes de los Grados de Ingeniería, en el marco del Proyecto Integrado, una propuesta docente de Florida Universitària en la que se involucran todas las asignaturas de todos los cursos en torno a un proyecto desarrollado por equipos de trabajo bajo la supervisión de su profesorado. 

Este proyecto, denominado U-Builder,  pretende  revolucionar un campo en el que la robótica y la inteligencia artificial simplificarán drásticamente el proceso de construcción de edificios, permitiendo que la competitividad de este sector aumente de forma semejante a la que se ha observado en otras industrias,  acortando notablemente los plazos de ejecución de proyectos, haciendo estos proyectos más eficaces desde el propio momento inicial de su diseño, optimizando recursos y disminuyendo costes, incorporando nuevas y más potentes garantías de calidad y de seguridad, y ello en todas y cada una de las fases de la construcción de los edificios, desde la cimentación y la estructura hasta los muros exteriores, tabiques, revestimientos, instalaciones y acabados, etc. 

El proyecto U-Builder  se sitúa así en el contexto de lo que se ha venido llamar industria 4.0, el nuevo marco en el que se han de desenvolver las actuales industrias, revolucionadas por la introducción de la robotización. Y, en este contexto, Avantobres y Florida Universitària han venido trabajando en un primer objetivo central: el diseño y la fabricación de un primer sistema constructor robótico (un co-bot), al que se denominó como U-builder, que reemplace las actuales máquinas que se emplean usualmente en la construcción, que suelen realizar una única función, y que sea también capaz de desarrollar la mayor parte de los trabajos u oficios de la construcción en los diferentes niveles de la obra. De ahí que se califique a U-Builder como una máquina multi-herramienta y multi-nivel, dos de los conceptos más revolucionarios incorporados al proyecto. 

Pero estas grandes innovaciones funcionales requerían además de una tercera gran innovación: la incorporación al co-bot de los actuales avances en inteligencia artificial y en realidad virtual, que permitirán a la máquina trabajar en un entorno controlado en cada instante y modificado en cada instante por su propia actuación, y, así, generar procesos automáticos cada vez más complejos, con la finalidad última de un trabajo autónomo basado en procesos "aprendidos" por el propio sistema. La máquina, pues, ha de contar con un propio sistema de inteligencia artificial que "vea" ahí donde ahora no se puede ver, que controle permanentemente el estado del trabajo realizado. 

Rafa Bazán, CEO de Avantobres, ha destacado que este constructor robótico universal es, conceptualmente, el primero de su clase. "Podemos decir que es como un USB gigante que permite inter-conectar y operar grúas telescópicas, múltiples herramientas mecatrónicas y variados dispositivos electrónicos. El concepto está específicamente diseñado para un sector tan amplio y variado como es  la construcción, tanto de edificios como de obras civiles", ha señalado. 

La Unidad de Ingeniería de Florida Universitària ha colaborado en el diseño, modelado y testado del co-bot.  Además, alumnado del ciclo de Animación 3D, Juegos y Entornos Interactivos ha trabajado en el entorno virtual de trabajo del mismo. En este proceso, se ha definido la mecatrónica básica y se ha creado un sistema virtual de realidad mixta compatible con el sistema Building Information Modeling (BIM), software dinámico de modelado de edificios en tres dimensiones. El sistema BIM, actualmente exigido en las obras de construcción promovidas o validadas por las administraciones públicas de la Unión Europea, es ya un estándar de calidad en las obras de edificación.  Pero el sistema BIM  requiere de una herramienta funcional, que permita extraer y procesar datos, que permita generar bibliotecas de información, desde la realización "in situ" de la obra. Y es éste el campo de actuación de U-builder. 

El prototipo que ha desarrollado la empresa Avantobres con Florida Universitària es un accesorio para grúas telescópicas (como se denomina usualmente, un jib), compuesto por un sistema mecatrónico de cuatro grados de libertad independientes del movimiento de la grúa,  al que se incorpora un sistema de ensamblaje que permite el acople y manejo de un amplísimo espectro de máquinas de construcción.  En términos robóticos, este sistema es equivalente a una mano articulada que puede coger y hacer trabajar la mayor parte de las herramientas de construcción. "Pero el co-bot así formado incorpora, además, diferentes dispositivos electrónicos capaces de generar una realidad mixta aumentada, que combina la captación de datos "on site" con modelos de arquitectura  BIM, lo que permite al operador programar y construir de forma eficaz, segura y asistida", aclara Rafa Bazán. 

Los equipos de estudiantes del Grado en Ingeniería Mecánica y del Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática de Florida Universitària han trabajado ininterrumpidamente en este objetivo durante tres cursos. "Los estudiantes se han visto participando en un proyecto dirigido al sector de la edificación, prácticamente desconocido para la mayoría de ellos. Les ha hecho trabajar en un entorno complejo e interdisciplinar y han proporcionado diversas soluciones novedosas, tanto en herramientas como en el propio sistema. La participación de la empresa en los seminarios ha sido decisiva para lograr una amplia motivación: se han visto trabajando en el contexto real de una empresa", indica Rafa Sánchez, coordinador del Proyecto Integrado en segundo y tercer curso de Ingeniería Mecánica. 

EL trabajo en Florida Universitària se ha realizado en el contexto pedagógico de aprendizaje por proyectos, que permite tanto la visión interdisciplinar como el desarrollo de muchas competencias transversales que se requieren actualmente desde el ámbito profesional y empresarial. Según Jaume Llorca, Director de la Unidad de Ingeniería, "este es un claro ejemplo de trabajo por proyectos que realiza el alumnado de los grados en Ingeniería de Florida Universitària desde el inicio de sus estudios, en todos los cursos, y, además, en este caso, de forma coordinada en todas las titulaciones de Ingeniería, en un entorno de trabajo ligado a la empresa, y que les permite desarrollar competencias tan importantes como el trabajo en equipo, la innovación, la capacidad de comunicación, la resolución de problemas en entornos nuevos y complejos, entre otras, y todo ello en paralelo a su correcto aprendizaje de contenidos de materias y de competencias específicas de ingeniería. De esta forma, se preparan para una inserción eficaz en el mundo del trabajo". 

El primer U-Builder funcionará en 2019 

La viabilidad técnica de U-Builder ha sido reconocida  por prestigiosas instituciones de ámbito internacional y nacional. Entre otras, la cátedra BR2 de construcción automatizada del Departamento de Arquitectura de la Universidad Tecnológica de Munich ( Alemania), Robolab de la Facultad de Ingeniería Electrónica de Liubliana (Slovenia), el Departamento de Equipos de obra de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación de la Universitat Politècnica de València (ETSIE-UPV),  o el instituto metal-mecánico AIDIMME han mostrado un decidido interés por este proyecto, al que hay que añadir el suscitado en varias constructoras españolas. Con todo ello, la empresa se encuentra en la actualidad trabajando en la incorporación de nuevos socios que permita disponer del primer modelo comercial U-builder ensamblado y funcionando a mediados de 2019.

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