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Tercer Milenio

Dumpers robotizados para desescombrar túneles

Desde comienzos de año, se encuentra en desarrollo un vehículo autónomo que permitirá automatizar el transporte del material de desescombro en túneles en construcción, evitando a los trabajadores el riesgo de derrumbe.

Túnel en construcción
Túnel en construcción
Autodump

En nuestros viajes en coche o en tren, atravesamos túneles que se comen las montañas y acercan los lugares. Una compleja ejecución, con los riesgos inherentes a toda construcción subterránea, media para hacerlo posible. Siguiendo el método austriaco, tras la voladura y antes de sostener la bóveda del túnel, tiene lugar el desescombro, uno de los momentos críticos. ¿Por qué no reducir al máximo la presencia de personas en esta peligrosa etapa? Es lo que se propone el proyecto Autodump, en el que participan el Instituto Tecnológico de Aragón (Itainnova), ANMOPYC (Asociación Española de Fabricantes Exportadores de Maquinaria para Construcción, Obras Públicas y Minería) y la Universidad de Zaragoza (UZ), coordinados por la empresa Vías y Construcciones.

Se encuentra en su fase inicial de diseño un kit de robotización para transformar un dumper convencional en un robot móvil autopropulsado y autónomo. Sin conductor al volante, el vehículo alcanzará el frente de excavación y, una vez cargado, transportará los escombros hasta el exterior del túnel. Todo ello con la única intervención humana del operario de la excavadora que recoge el material y lo descarga en los dumpers.

Transferencia tecnológica

Itainnova y el Grupo de Robótica del I3A (UZ) se encargan de realizar la transferencia de las nuevas tecnologías para robotizar el dumper. Concretamente, Itainnova es responsable del diseño mecánico, eléctrico y electrónico del kit «con elementos de hardware y software que, una vez instalados en un dumper convencional, permitirá accionar los mandos del vehículo desde un ordenador y también, en sus primeras fases, teleoperarlo a distancia», señala Jorge Lalana, asesor de Tecnologías de Procesos Industriales de Itainnova.

Itainnova colabora con la UZ en el desarrollo de los algoritmos de navegación autónoma (planificación y seguimiento de trayectorias) y percepción necesarios para que el dumper sea capaz de transitar por la zona de construcción del túnel de forma segura y eficiente. El Grupo de Robótica del I3A, dirigido por Luis Montano, tiene el cometido de implementar técnicas de navegación autónoma y de localización de los vehículos durante todo el recorrido dentro y fuera del túnel, así como de las comunicaciones entre vehículos y centro de control.

La empresa Vías y Construcciones desarrollará las pruebas de validación en campo, que se realizarán, a finales de 2017 en el escenario real de un túnel en construcción.

Además de minimizar riesgos, la automatización también persigue mejorar el rendimiento de las operaciones, por lo que se analizarán las secuencias de trabajo, la cantidad y tamaño de dumpers robotizados, su velocidad, etc. Desde Anmopyc, su director técnico, Benjamín Bentura, está convencido de que «si el proyecto es capaz de demostrar que estos vehículos pueden desarrollar la tarea de una manera más eficaz y segura, como han demostrado en otros ámbitos, esta clase de sistemas se impondrá en todas las obras de este tipo a lo largo del mundo».

Vehículos que saben dónde están y adónde tienen que ir
El tráfico de dumpers robotizados cargados de escombros en el interior del túnel en construcción deberá ser seguro al cien por cien. Por eso, uno de los principales retos tecnológicos del proyecto Autodump consiste «en dotar al vehículo de un sistema sensorial capaz de percibir la escena de forma fiable», destaca Jorge Lalana, desde Itainnova. Además, «será necesario desarrollar los algoritmos de interpretación de la información de los sensores que permitan obtener datos significativos del estado del entorno del robot».

Todo comienza por planificar el recorrido: «El sistema de control del vehículo, basándose en la información del sistema sensorial y las órdenes de trabajo generadas por el supervisor de la obra, planificará una trayectoria libre de obstáculos desde su posición inicial hasta su posición objetivo –indica Lalana–. Una vez generada dicha trayectoria, los sistemas de control de la dirección, tracción y frenado accionarán los mandos del vehículo». El vehículo recorrerá su camino con precisión, esquivando los obstáculos que detecte o deteniéndose si no es posible rodearlos.

Los sensores informarán de la posición del vehículo, su orientación, el ángulo del volante, la velocidad, etc. Una información que será utilizada «como realimentación de los sistemas de control, de manera que la conducción autónoma sea suave y precisa», asegura.

En un túnel en construcción hay charcos, barro, firme en malas condiciones, baja iluminación... La navegación autónoma es otro de los retos. Para que el dumper robotizado transite por la zona en obras con éxito, «será necesario desarrollar una serie de algoritmos de control, capaces de lidiar con todas esas dificultades», indica Lalana.

Bajo tierra, la tecnología GPS no puede utilizarse para determinar la posición del vehículo, así que otro de los retos del proyecto es diseñar un sistema de posicionamiento que permita conocer la localización del vehículo en todo momento. «La navegación, al igual que la localización se basará en los sensores embarcados –explica Luis Montano, de la UZ–. Una de las novedades de Autodump frente al estado actual de la tecnología robótica utilizada en otros proyectos similares es la utilización de la propia señal de comunicaciones no solo para mantenerse conectado sino también para la localización». Al no existir una infraestructura de comunicaciones estable, «son los propios vehículos robotizados los que deben realizar esa función».

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