Dr. Fernando Ramos Quintana
Tecnológico de Monterrey, Campus Cuernavaca
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El laboratorio de robots humanoides del Tecnológico de Monterrey, Campus Cuernavaca, tiene como propósito principal desarrollar robots orientados aplicaciones a favor de la ecología. El proyecto Mexexänthe toma su nombre del Otomí y significa araña del bosque (mexe: araña y xänthe: bosque) y tiene como objetivo desarrollar robots hexápodos (6 pies), cada uno llamado QK, para navegar el bosque en busca de incendios forestales.
El proyecto fue desarrollado por 7 alumnos del Tecnológico de Monterrey, Campus Cuernavaca, bajo el marco de PROFIL (Programa de Fomento de la Investigación en la Licenciatura), haciendo interactuar al laboratorio de robots humanoides y al laboratorio de sistemas de manufactura. Los participantes estudian o estudiaron Ingeniería Mecatrónica siendo ellos de diferentes semestres, cada uno con sus propias habilidades y aptitudes. El equipo de desarrollo se integró por Alejandro Hernández Herdocia (líder del proyecto), Gabriela Rojas Martínez, Octavio Chávez Menéndez, Arturo Marbán González, Rodrigo Jimeno Prieto, Francisco Raúl Uribe Cornejo y Adriana Cárdenas Salgado.
El tiempo que llevó desarrollar los tres prototipos construidos fue de 9 meses. Los robots participaron en la 8ª Olimpiada Internacional de Robótica, celebrada en Gold Coast, Australia del 6 al 9 de diciembre de 2006. El slogan de la competencia fue “Mantengamos nuestra Tierra limpia y verde”; los esfuerzos de los participantes se enfocaron en competir en la categoría de creatividad, en la que se impulsa a los participantes a desarrollar un robot que ayude a resolver un problema ecológico. El resultado de nuestra participación fue una Medalla de Oro, correspondiente al primer lugar de la categoría.
El desarrollo del proyecto comprendió desde la fase conceptual hasta el desarrollo de un prototipo. Todos los subsistemas fueron diseñados y desarrollados por los estudiantes mencionados, desde la mecánica hasta las tarjetas electrónicas de control, pasando por el software. En esta primera etapa del proyecto los prototipos se construyeron usando espuma de PVC debido a su facilidad de mecanización. En un futuro, se planea construir el robot con materiales retardantes a la flama y resistentes al calor. Se planea que la construcción del robot sea hermética para resistir la exposición a la humedad y el agua. Más aún, este robot está diseñado para tener un embalaje sencillo, pensando en hacer fácil su reparación en caso de que le ocurra algún daño.
El diseño está sustentado por asesorías recibidas del personal de la CONAFOR (Comisión Nacional Forestal) y SEMARNAT (Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales). Es importante señalar que sin su ayuda este proyecto no hubiera sido posible. Ellos nos brindaron datos importantes acerca de los incendios forestales, sus causas, los mecanismos por los que ocurren, su comportamiento y técnicas para combatirlos que sirvieron para desarrollar las conductas y acciones del robot. Asimismo, nos llevaron a una visita de campo al Corredor Ecológico Chichinautzin, cerca de Tepoztlán, Morelos, para recoger datos acerca del ambiente y del terreno al que estaría expuesto el robot. Esta fue una de las partes cruciales de la investigación, previa y paralela en el desarrollo del proyecto, pues dio el panorama general de los problemas que había que solucionar.
Los robots se programarán para seguir ciertas rutas, cubriendo aquellas áreas donde hay mayor incidencia de incendios. Dos de los robots de un grupo o escuadrón tendrán GPS, para localizar la Red de robots. Todos los robots cuentan con comunicación inalámbrica por donde se transmiten datos e imágenes. Cuando un robot de la red de sensores detecta un fuego, avisa a los otros para que alguno, el más cercano, corrobore su lectura. En caso de que sea positiva entonces se alerta a un guardia forestal localizando en la estación central a donde se comunica el escuadrón. Ahí el guardia puede coordinar un equipo para llegar al lugar del incendio y extinguirlo antes de que se haga más grande. El fuego se detecta usando una cámara sensible a infrarrojo y a espectro visible. Esta cámara tiene montado un espejo cónico que le permite una visión de 360°. Los robots que no tienen GPS pueden localizarse por medio de triangulación utilizando el nivel de intensidad de señal que hay entre robots y, en caso de haberla, por línea de visión. Los robots tienen acceso a información de incidencia de incendios, geografía, topografía del terreno y otros datos que les permiten navegar el bosque en busca de incendios.
Las personas de SEMARNAT manifestaron que detectar el incendio en etapas tempranas, previéndolo antes que se geste –por medio del monitoreo de las condiciones climáticas de humedad, temperatura y las condiciones de la vegetación y terreno-, les ayudaría a prevenir que áreas más grandes de foresta se dañen y a no arriesgar vidas al momento de tratar de controlar y combatir el incendio. Esto protegería no sólo los árboles sino también hongos y animales que viven en este ecosistema.
El prototipo actual mide 80 cm. de diámetro y 25 cm. de alto pero se planea que el producto final tenga 150 cm. de diámetro y 50 cm. de altura. El diseño está pensado para un terreno agreste como el del bosque; dispone de 18 grados de libertad, tres por pata. Se pretende poner algunas estaciones de recarga para las baterías. Estas estaciones tendrán un condensador y un panel solar. El tiempo de autonomía estimado para cada robot es de 3 a 7 días, dependiendo de las distancias que viaje. Cada robot será capaz de navegar un área equivalente a 5 canchas de fútbol por día. Entre más robots haya, más efectiva y eficiente se volverá la detección.
Actualmente algunos de los participantes se encuentran desarrollando las funciones más abstractas del robot. En un futuro cercano se pretende utilizar estos robots en los bosques del Chichinautzin. Es importante puntualizar que habrá trabajos futuros con este robot. La intención es buscar otras aplicaciones de carácter ecológico, como el recolectar basura de playas, aguas tranquilas y riveras, así como en aplicaciones donde no se trate propiamente de tinte ecológico. Investigaciones posteriores se harán en materia de robótica colaborativa, fusión de sensores y otros aspectos relacionados.
El Dr. Fernando Ramos es profesor-investigador del Tecnológico de Monterrey, Campus Cuernavaca, es director de investigación y del posgrado en computación, en el mismo campus, y coordinador del PROFIL, donde se encuentra el laboratorio de robots humanoides. En el año 2004 dos de los equipos que dirige ganaron al medalla de oro y la de bronce en robots bípedos danzantes dentro del marco de la 6a Olimpiada Internacional de Robótica, celebrada en el KAIST, de Corea del Sur. Su área principal de investigación son los robots que cooperan en la realización de una tarea. Tiene bajo su cargo el proyecto de desarrollo de plataformas de aprendizaje en robótica para niños en edades entre 5 y 12 años. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores. Ha dirigido 37 tesis de maestría y 10 de doctorado.