Abril, 2018Redacción: Mariana Pernas

Al servicio de los robots

By Federico Mazzella Abril, 2018
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Redactor: Mariana Pernas
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  Ideas de Integración n260

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El impacto de los avances en Inteligencia Artificial en el notable crecimiento de la robótica de servicio, que crecerá por encima del 25% anual en los próximos tres años.

Lejos de las tradicionales aplicaciones industriales, la robótica también se ha desplegado hacia las actividades de servicios, en un proceso con dinámica propia que está transformando el panorama económico, laboral y de comercio exterior. Los avances en inteligencia artificial (IA), junto con el desarrollo de nuevos materiales y dispositivos de electrónica más livianos y de menor costo, contribuyen al crecimiento de la robótica de servicios, donde los startups desempeñan un rol clave.

Según la consultora IDC, el mercado de robótica de servicios y tecnologías relacionadas crecerá a una tasa anual compuesta superior al 26% hasta 2021. Las principales innovaciones tienen lugar en segmentos tan diversos como logística, defensa, ganadería, construcción, entretenimiento, medicina, seguridad, tareas de relaciones públicas, limpieza, inspección y mantenimiento, y asistencia y rehabilitación de pacientes.

En este contexto, de acuerdo con la Federación Internacional de Robótica (IFR), a finales del año pasado las ventas mundiales de robots de servicios para uso profesional se incrementaron 17% -treparon a un valor récord de US$ 5.200 millones- y crecieron a 79.000 unidades; para el periodo 2018-2020, la entidad proyecta un incremento en torno del 20% y 25% anual, que implicará una expansión a 397.000 unidades y una facturación de US$ 23.000 millones. En cuanto a las aplicaciones de uso doméstico (como aspiradoras y cortadoras de césped inteligentes), la IFR consigna que en 2017 se comercializaron 6,3 millones de unidades, mientras que para el periodo 2018-2020 estima una suba que oscilará entre el 30% y 35% anual (32,4 millones de unidades). Por su parte, los robots destinados al entretenimiento crecerán entre el 20% y el 25% hasta 10 millones de unidades.

La inteligencia automática

La expansión de la robótica de servicios obedece a varios factores. ¨Puede deberse a una relativa saturación de los desarrollos en aplicaciones industriales, al desarrollo de sensores, electrónica y capacidad de procesamiento, controladores avanzados e inteligencia artificial, que son intensamente usados en robótica de servicios, y a la natural evolución del área, que aspira a utilizar sus recursos para resolver problemas con aplicaciones profesionales y personales que son cada vez más demandantes.  Todo esto pone a estos desarrollos al alcance de usuarios más numerosos y que no requieren conocimientos técnicos, lo que genera un crecimiento notable en el mercado de estos productos¨, afirma Ricardo Carelli, director del Instituto de Automática, que depende de la Universidad Nacional de San Juan y del Conicet, en la Argentina.

¨Sin duda, los avances en IA contribuyen directamente a las aplicaciones de robótica inteligente y por lo tanto a la resolución de problemas en robótica de servicios -completa Carelli-.  Estas aplicaciones requieren en general de capacidades de reconocimiento y de interacción con el hombre y con el entorno, y la IA contribuye a resolverlas otorgándole autonomía al robot. ¨

Desde Alemania, la secretaria General de la IFR, Gudrun Litzenberger, dice que el uso de AI en robots de servicio ¨está comenzando¨.  Y agrega: ¨Se están dedicando importantes investigaciones al uso de la IA para expandir la funcionalidad del robot. Las aplicaciones disponibles incluyen la posibilidad de que los robots detecten y respondan a su entorno, lo que aumenta enormemente el rango de funciones que estos pueden realizar. Otras aplicaciones de IA permiten que los robots operen sistemas de información móviles e interactivos en numerosos entornos, desde espacios públicos hasta hospitales y puntos de venta, ahorrándoles tiempo a las personas. Por lo tanto, el uso cada vez mayor de AI proporciona oportunidades para aumentar el uso de robots de servicios¨.

Las principales áreas que -según Litzenberger- están recibiendo el impacto de la IA son la movilidad avanzada, ¨que le permite al robot trasladarse de manera autónoma y con eficacia en entornos impredecibles, no estructurados¨. La directiva también menciona ¨las funciones de inspección, a través de las cuales los robots pueden examinar una amplia variedad de objetos para detectar fallas, desde frutas y vegetales hasta tuberías subterráneas, y la optimización de los procesos de funcionamiento del propio robot, como precisión, fiabilidad y consumo de energía¨. Pero advierte ¨que pasará algún tiempo antes de que muchas de estas tecnologías sean comercialmente viables; por lo general, se requieren varios años, o incluso décadas, para que las nuevas tecnologías se adopten a gran escala¨.

Una visión similar tiene Michelle J. Johnson, codirectora del programa de Robots de Asistencia y Rehabilitación del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE). ¨La IA se está volviendo más y más importante. Si queremos que los robots interactúen sin problemas con los humanos, los robots deben aprender. Y en ese sentido, el aprendizaje de máquinas es habilitado por IA. La aceptación del usuario de los robots de servicio y de los robots de rehabilitación y asistencia mejorará a medida que las máquinas aprendan a realizar acciones complejas con menos errores y se adapten junto con los humanos¨, señala la docente de la Universidad de Pennsylvania.

Las principales técnicas de IA que se aplican en este campo son -según destaca la referente del IEEE- el aprendizaje profundo y el aprendizaje de refuerzo, que ¨se están volviendo cada vez más populares¨. Y agrega: ¨Estas técnicas son capaces de manejar bien las tareas de aprendizaje no supervisadas, pero el inconveniente es que necesitan una gran cantidad de datos de entrenamiento¨.

John Santagate, director de Investigación en Robótica de Servicios de IDC, cree que ¨la IA está ayudando a impulsar la explosión de nuevas tecnologías robóticas¨. De hecho, ¨es especialmente importante en las áreas de robots móviles y el uso de robots para la función de picking en el almacén¨, precisa. ¨En movilidad, se trata de permitir que los robots móviles autónomos puedan detectar sus entornos y realizar ajustes, en tiempo real, para evitar una posible colisión y optimizar la ruta de movimiento. Para las funciones de agarre y manipulación, varios proveedores han desarrollado robots habilitados con IA que pueden manejar materiales nuevos¨, completa. ¨Y a medida que la tecnología continúe mejorando y las personas se sientan más cómodas interactuando con los robots, veremos un crecimiento en los robots en roles orientados al cliente. ¨

Solución económica

La robótica también impacta en la economía y el comercio. Litzenberger asegura que ¨habrá una demanda creciente de robots de servicios en todo el mundo, por lo que existen grandes oportunidades para que los fabricantes vendan sus productos a nivel mundial¨. Según datos de la IFR, actualmente en el mundo hay 700 proveedores de este tipo de aplicaciones de servicios, que están localizados principalmente en Europa, Estados Unidos, Canadá, China, Japón y Corea. En este segmento, el 29% de los jugadores son startups. En Europa, incluso, el 75% de los desarrolladores en este segmento son pequeñas y medianas empresas

Para Carelli, del Inaut, los centros de I+D y las empresas de América Latina tienen una oportunidad de especializarse y desarrollar aplicaciones con impacto económico en robótica de servicios. En ese sentido, ¨estamos trabajando en esa área y realizando esfuerzos por transferir las tecnologías desarrolladas¨, precisa Carelli. ¨La robótica de servicios plantea una infinidad de aplicaciones posibles, algunas de las cuales los grupos latinoamericanos pueden detectar y desarrollar en forma pionera -prosigue-. Otras aplicaciones, si bien se desarrollan también en otros países, tienen un gran significado por su impacto en Latinoamérica, como es la robótica agrícola, lo que motiva fuertemente su estudio. Finalmente, es posible que en nuestros países se hagan desarrollos a costos inferiores que los productos de mercado, y con la ventaja de la especificidad en el desarrollo a la aplicación local. ¨

De acuerdo con los datos de la IFR, los sistemas de logística crecieron 46% durante 2017, seguidos por los de relaciones públicas (37%) y medicina (23%). Estos últimos, de hecho, son los mejor valuados. Para el período 2018-2020, la IFR estima que el mercado de robots destinados a medicina tendrá un valor cercano a US$ 7.749 millones, seguido por el de logística (US$ 5.845 millones), ganadería (US$ 4.231 millones) y defensa (US$ 3.566 millones).

Según el analista de IDC, el mayor impacto de la robótica de servicios hoy tiene lugar en el área de almacenamiento.  Estas soluciones ¨están ayudando a mejorar la productividad y la eficiencia, reducir costos, aumentar la flexibilidad y minimizar el impacto de los desafíos relacionados con el trabajo, como la contratación de mano de obra temporal en los momentos de mayor demanda¨, sostiene Santagate. Aunque también destaca que el comercio minorista se beneficiará ¨por el uso de robots para gestionar el inventario y activar los procesos de envío de producto directamente desde la góndola¨.

Otra especialidad que se expande son las aplicaciones para rehabilitación y los robots de asistencia. ¨Los robots auxiliares se aplican con mayor frecuencia como prótesis de miembros superiores e inferiores; para apoyar la debilidad del brazo y la pierna en accidentes cerebrovasculares, esclerosis múltiple y lesiones de médula espinal; como aparatos ortopédicos o exo-asistidos, y para colaborar en el cuidado de personas mayores, como los andadores inteligentes y los robots sociales¨, describe Johnson, del IEEE. ¨La robótica de exoesqueletos, como Ekso Bionics y Re-walk, ha sido revolucionaria para asistir a los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares o con lesiones medulares en el proceso de volver a aprender a caminar y utilizar la silla de ruedas¨, añade.  La IFR destaca que el mercado de exoesqueletos ascenderá a US$ 283 millones en 2018-2020 y 41.000 unidades.

Cómo mejorar el vínculo

A medida que la robótica de servicios tiende a difundirse en los espacios públicos, laborales y de salud, la interacción entre las personas y las máquinas gana relevancia. ¨Los robots comparten el lugar de trabajo con los humanos; los desafíos consisten centralmente en lograr que los robots actúen en forma segura en primer término, y además que exhiban ´comportamiento social´. Los robots con estas características generan confort en las personas y, por lo tanto, tienen una mayor aceptación de parte de los usuarios que comparten el ámbito de trabajo, tanto colaborando o no en tareas con el humano -considera Carelli, del Inaut-. Lograr estas propiedades requiere de sensores adecuados, procesamiento de información, controladores avanzados y técnicas de inteligencia artificial, particularmente de aprendizaje y reconocimiento. ¨

¨La interacción robot-hombre puede ser con contacto físico (robots de asistencia, humano guiando un robot mediante un vástago) o sin contacto (robot guía, robot seguidor, o bien robot que comparte el espacio físico realizando otra tarea) -añade-. En el Inaut se está trabajando en esta área de la interacción robot-hombre, tanto con contacto como sin contacto físico, pues se considera central en la mayoría de las aplicaciones de robótica de servicios. ¨

Para Johnson, del IEEE, este reto no es fácil de resolver y depende de cada especialidad. ¨Al pensar en la rehabilitación y en los robots auxiliares que apoyan el cuidado de los ancianos, un desafío importante es diseñar aplicaciones que puedan interactuar con los mayores a pesar de la función cognitiva. A medida que la demencia se vuelve más prevalente, ¿cómo pueden los robots adaptarse a medida que la lucidez del anciano se degenera? ¨, plantea la especialista. ¨En otro ejemplo, al pensar en robots que apoyan la terapia de extremidades superiores después de una lesión, un desafío importante es diseñar robots que puedan ser más flexibles en sus interacciones con los humanos; es decir, ¿cómo diseñamos robots que puedan tener contacto físico y social con un paciente en la misma sesión de terapia? Otro desafío más general es diseñar robots de rehabilitación que se adapten junto con el usuario humano a medida que éste cambia, por experimentar una mejora o una disminución de su capacidad. ¨

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