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Un pequeño paso para los robots y un salto gigantesco para la robótica

El proyecto ROVINA, financiado con fondos europeos, ha desarrollado un robot autónomo capaz de recorrer, explorar y cartografiar digitalmente zonas de difícil acceso.
Un pequeño paso para los robots y un salto gigantesco para la robótica
Es frecuente utilizar tecnologías digitales para registrar y cartografiar elementos de nuestro patrimonio cultural, y ello sustenta la actividad investigadora, las labores de conservación y también un acceso público cada vez mayor a lugares de interés arqueológico, entre otros beneficios. La mayoría de las técnicas actuales requieren la entrada de personas a tales lugares con el propósito de «capturarlos» con un escáner láser estático en 3D. Esta opción es válida en muchos lugares, pero no sirve en absoluto en muchos otros.

En consecuencia, los impulsores de ROVINA se propusieron solventar esta limitación aprovechando los avances en la tecnología robótica autónoma, la cual permite acceder a lugares peligrosos o de difícil acceso, como túneles o minas. Con esta tecnología, un robot puede recorrer un lugar, explorarlo, conformar modelos tridimensionales con textura e interpretación semántica y regresar a su origen por sí solo. ROVINA tomó como punto de partida adelantos recientes en cartografía digital robótica e incrementó la precisión, fiabilidad y autonomía.

Construcción de un sistema robótico totalmente nuevo

Para conseguir y consolidar las capacidades pretendidas de cartografiado, comportamiento autónomo, interpretación realista, etcétera, el equipo de ROVINA tenía que crear un sistema robótico completamente nuevo. «Nuestras técnicas representan la vanguardia de la robótica, la visión artificial y la fotogrametría», asegura el profesor Cyrill Stachniss, coordinador del proyecto. ROVINA tenía ante sí varios retos. Además de hacer frente a terreno muy accidentado en algunos casos, la tecnología de exploración debía sortear las dificultades para la interpretación de las escenas, por ejemplo una iluminación insuficiente. Otro apartado complejo y plagado de limitaciones es la comunicación con el robot, esencial para el control remoto y la supervisión por parte de un humano.

Con el propósito de salvar todos estos escollos, ROVINA se aseguró la participación de un equipo formado por distintos especialistas en los campos de la conservación digital, robótica autónoma y conectada en red, reconstrucción y cartografiado en 3D, detección de objetos, aprendizaje en línea, visión y percepción, análisis semántico y diseño de interfaces de usuario. Para integrar las distintas facetas, el equipo del proyecto aplicó un diseño de software modular, según el cual los diferentes módulos que cumplían tareas determinadas se relacionaban entre sí a través de una interfaz basada en software de conectividad (middleware). De forma gradual, los módulos se fueron integrando y ensayando en diversos emplazamientos pertenecientes al patrimonio cultural.

El equipo del proyecto desarrolló un prototipo capaz de explorar las catacumbas de Roma y Nápoles. A lo largo de los trabajos se introdujeron ajustes en las interfaces de usuario —intuitivas y adaptables— para mejorar la interacción a distancia con el robot, haciendo frente a la complejidad e imprevisibilidad de los lugares explorados. Un resultado importante del proyecto fue el hecho de asegurar un uso sencillo, puesto que los usuarios posibles pueden ser muy variopintos: historiadores, arqueólogos, ingenieros de construcción e incluso, quizás, turistas virtuales.

Se dotó de esta manera al prototipo de una mayor autonomía y fiabilidad, al ser capaz de analizar con mayor precisión la transitabilidad del terreno, lo cual mejora la exploración. Además, procesa datos sensoriales para la navegación, lo cual facilita información semántica de interés como puede ser la identificación de artefactos de especial interés.

Capacidades más amplias

ROVINA ofrece una herramienta que otorga grandes posibilidades a quienes se dedican a la conservación del patrimonio cultural, como puede ser el Consejo Internacional de Monumentos y Sitios (ICOMO). Según explicó el profesor Stachniss: «El sistema de ROVINA brinda la capacidad de generar rápidamente modelos digitales en distintos momentos. Esto, combinado con las herramientas para el análisis de cambios temporales en yacimientos, permite examinar el grado de deterioro». Cabe señalar que, puesto que ROVINA reduce el coste y el tiempo necesarios para obtener modelos digitales, una investigación podrá abarcar un área más amplia en el mismo tiempo y con un presupuesto similar. El software se puede ajustar a sensores con los que explorar zonas más amplias; por consiguiente, ahora será posible la digitalización autónoma (o semiautónoma) de entornos donde no hay señal de GPS, por ejemplo las instalaciones de fábricas complejas y diversos espacios interiores.

Además de cumplir los objetivos de protección del patrimonio cultural fijados para el proyecto, la labor realizada resulta atractiva para quienes trabajen en el sector de la robótica autónoma y deseen consolidar innovaciones al respecto. Con ese colectivo en mente, algunos componentes de desarrollo esenciales de ROVINA se han puesto a disposición conforme a un modelo de licencia dual, como software de código libre descargable por Internet (en la web del proyecto) y también bajo licencia comercial.

Mirando al futuro, el profesor Stachniss concluyó diciendo lo siguiente: «La meta esencial de ROVINA era la modelización geométrica. La semántica solo entró en juego hasta cierto punto. Pero opinamos que el aspecto semántico encierra un gran potencial de cara al futuro que hay que aprovechar. Por otro lado, hay que simplificar el uso de la robótica y avanzar en la automatización de la exploración geodésica de gran precisión, que actualmente resulta una tarea muy trabajosa y por tanto cara».

Para más información, consulte:
Página web del proyecto

Fuente: Basado en una entrevista al coordinador del proyecto

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