Robots y COVID-19: nueve proyectos en EE. UU. que automatizan tareas en áreas críticas
En el verano de 2020, el Departamento de Defensa de EE. UU. encargó al Instituto ARM (Advanced Robotics for Manufacturing) encontrar soluciones robóticas para mitigar la pandemia de coronavirus y crear una base técnica para responder a crisis similares en el futuro. El instituto reunió a más de 300 personas para recopilar ideas de proyectos.
Al final, en el marco del concurso se pusieron en marcha nueve proyectos con financiación de la oficina del Departamento de Defensa. Los proyectos se centraron en varias áreas críticas, como la desinfección de locales y superficies, las pruebas de coronavirus, la producción y los procedimientos de control de calidad para fabricar equipos de protección individual (EPI), y el uso de robots en la construcción de estructuras temporales que puedan apoyar los esfuerzos de los hospitales.
«Es un gran honor que el Departamento de Defensa nos haya confiado la lucha contra el coronavirus. La rápida ejecución de estos proyectos y sus buenos resultados demuestran la capacidad del Instituto ARM para responder con rapidez a las necesidades nacionales, aprovechando nuestro diverso ecosistema de expertos»
La gestora de la cartera tecnológica del instituto, Kara Mazzarini, agradeció a los equipos de proyecto que desempeñaron un papel importante en los esfuerzos de apoyo al Departamento de Defensa. Todas las tecnologías se perfeccionarán e implementarán de forma que mejoren la respuesta de EE. UU. ante futuras crisis.
Fabricación rápida de equipos de protección individual
Los resultados de este proyecto redujeron el número de operarios necesarios y aumentaron la eficiencia, acortaron el tiempo de ciclo, incrementaron la capacidad de producción, mejoraron la fiabilidad mediante la detección de fallos basada en visión artificial y operaciones robotizadas con control visual, además de un módulo basado en Edge AI ofrecido como servicio para reducir los costes iniciales de equipamiento.
La pandemia puso de manifiesto vulnerabilidades críticas en la cadena de suministro mundial de servicios médicos. Al principio de la pandemia, los fabricantes de EE. UU. no podían satisfacer la fuerte demanda de equipos de protección individual, lo que provocó escasez y largos plazos de entrega. El proyecto mejora la producción automatizada de mascarillas existente en EE. UU., incluido el control visual automático robotizado, la recogida y clasificación, así como el embalado y paletizado al final de la línea de producción.
Equipo del proyecto: Siemens Corporate Technologies (investigador principal), Henderson Sewing Machine Company, Yaskawa Motoman, HomTex.
Fabricación personalizada de mascarillas
El proyecto permite producir mascarillas personalizadas con robots en cualquier momento y lugar. Esto ha aumentado el uso de la automatización en un sector que sigue dependiendo del trabajo manual.
El Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades determinó que las mascarillas de tela desempeñan un papel vital para frenar la propagación del coronavirus, pero la oferta no puede satisfacer la demanda. La costura robotizada supone un reto técnico, ya que requiere manipular materiales flexibles, motricidad fina y reconocimiento preciso de detalles.
Equipo del proyecto: Siemens Corporate Technologies (investigador principal), Henderson Sewing Machine Corporation, Sewbo Inc, Bluewater Defense, Centro de Costura Industrial e Innovación (ISAIC).
Robótica para la fabricación de estructuras de gran tamaño
Pvilion considera que esta tecnología ayudará a responder mejor a las necesidades del Departamento de Defensa y a fabricar tiendas de campaña. Los robots también alivian la carga de los trabajadores. El coronavirus puso de relieve la necesidad de desplegar rápidamente espacios de presión negativa. Estas estructuras hinchables se despliegan con rapidez en comparación con las tiendas tradicionales y son ideales para su uso como hospitales expedicionarios, instalaciones de cuarentena y otras aplicaciones de asistencia en catástrofes o en el ámbito militar.
Sin embargo, fabricar este tipo de estructuras es laborioso. Podría acelerarse con el desarrollo de la robótica, que ayude al personal de producción a mover y manipular materiales pesados y flexibles. El proyecto tiene como objetivo desarrollar una flota de plataformas robóticas autoconscientes y controladas por personas. La tecnología ayudará a Pvilion a crear un «hospital en un contenedor de transporte» que puede instalarse en 72 horas con un equipo de 8-10 personas.
Equipo del proyecto: Instituto Politécnico Rensselaer (investigador principal) y Pvilion.
Automatización de la evaluación de calidad en la fabricación de EPI
En el marco del proyecto se creó una tecnología que permite ampliar rápidamente la base industrial de EE. UU. en la categoría de EPI médicos. Puede utilizarse para pruebas de penetración de líquidos, inflamabilidad e impermeabilidad. También se aplica en automatización de laboratorios, fabricación de dispositivos médicos, productos biofarmacéuticos e incluso muebles y ropa.
Los procedimientos de control de calidad de los EPI son laboriosos y requieren tiempo. El ensayo de muestras se ha convertido en una prioridad no solo en las fábricas, sino también en los centros médicos. El proyecto tenía como objetivo desarrollar un sistema robotizado para automatizar las pruebas de control de calidad y verificar los EPI, lo que permitió aumentar la productividad y la eficiencia en EE. UU.
Equipo del proyecto: Universidad Northeastern (investigador principal), Merrow Manufacturing y Boston Engineering.
Recubrimiento robotizado con cobre antimicrobiano
El proyecto dio lugar a un robot semiautomático de pulverización en frío listo para la producción, que garantiza la autodesinfección de objetos de alto contacto. La instalación está lista para usar y se configura con facilidad.
Las superficies recubiertas de cobre matan rápidamente los virus, incluido el coronavirus, pero no se han extendido ampliamente debido a la baja demanda. La pandemia puso de manifiesto la necesidad de superficies autodesinfectantes. Esto reducirá la propagación del coronavirus sin necesidad de una limpieza frecuente. El sistema robotizado de aplicación de cobre antimicrobiano (pulverización en frío) combina un escáner y herramientas para generar la trayectoria y controlar la calidad al aplicar el recubrimiento de cobre a objetos como un pomo de puerta, un banco hospitalario, un carro, un pasamanos y otros.
Equipo del proyecto: Siemens Corporate Technologies (investigador principal), VRC Metals System.
Diagnóstico rápido
El sistema acelera el desarrollo de tiras reactivas entre 2 y 3 veces, mejora la calidad y la fiabilidad del proceso y reduce el número de técnicos especializados necesarios. La tecnología puede extenderse a cualquier proceso de desarrollo de kits de prueba, escala con facilidad y ayuda a responder rápidamente a brotes de enfermedades como el coronavirus.
El desarrollo rápido de pruebas para el análisis de virus contribuirá significativamente a los esfuerzos de EE. UU. en pruebas a gran escala durante la pandemia actual y las futuras. Para evaluar este tipo de tiras reactivas se necesitan al menos dos especialistas: uno para realizar el análisis y otro para interpretar los resultados con analizadores. En el marco del proyecto se desarrolló una solución que utiliza sistemas avanzados de visión artificial y robots flexibles para acelerar el desarrollo de pruebas mediante la automatización.
Equipo del proyecto: Siemens Corporate Technologies (investigador principal), Maxim BioMedical Inc y Siemens Healthineers.
Pulverización y desinfección robotizadas autónomas en almacenes
El sistema reduce el tiempo y el esfuerzo de configuración gracias al mapeo autónomo del área, una interfaz de usuario intuitiva y un perfil de trabajo portátil accesible desde cualquier navegador. La tecnología garantiza un entorno de trabajo seguro y saludable con un impacto mínimo en las operaciones gracias a procedimientos de desinfección automatizados que usan navegación autónoma y una percepción visual fiable.
Las operaciones de logística y soporte desempeñaron un papel vital en el apoyo al país, suministrando material sanitario y artículos de primera necesidad a millones de estadounidenses. Para controlar la propagación del coronavirus se requiere una desinfección más frecuente y fiable. En el marco del proyecto se desarrolló un sistema autónomo de desinfección de almacenes capaz de desplazarse automáticamente, localizarse y desinfectar las superficies muy expuestas y las zonas potencialmente contaminadas.
Equipo del proyecto: Siemens Corporate Technologies (investigador principal), FedEx Corporation, Yaskawa Motoman.
Desinfector industrial autónomo y móvil
Se prevé que la solución comercial desplegada cueste menos de 100 000 $. Desinfectar 929 m² requerirá ocho horas, a una velocidad de 0,2 m²/s. Debido a la rápida evolución del coronavirus, para garantizar la seguridad de las empresas y los puestos de trabajo se necesita una desinfección frecuente de las superficies. El método de limpieza manual no es ideal, ya que la persona puede enfermar o transmitir el virus.
En el marco del proyecto se desarrolló un robot móvil autónomo con un brazo robótico multieje capaz de manejar tanto el sistema de desinfección como un conjunto de sensores. La tecnología identifica las zonas que requieren desinfección, ejecuta el proceso y lleva un registro de las tareas de limpieza realizadas.
Equipo del proyecto: Lockheed Martin Advanced Technology Laboratories, GrayMatter Robotics, Southwest Research Institute (SwRI), Lockheed Martin Rotary Mission Systems.
Robot móvil multihabitación desinfectante
Las escuelas, oficinas, bases militares y locales de producción deben desinfectarse entre turnos para minimizar la propagación del virus. El sistema de desinfección Decon–X (DX1) no tiene suficiente movilidad ni autonomía para desinfectar locales sin operador.
El proyecto añadió capacidades móviles y autónomas al sistema DX1 para automatizar el tratamiento secuencial de varias habitaciones y espacios de trabajo. La adición de movilidad y navegación autónoma permite al robot desplazarse de una habitación a otra y ejecutar una serie de procedimientos prácticamente sin intervención humana.
Equipo del proyecto: QinetiQ North America (investigador principal), MassRobotics.
