En 2011, el profesor George Whitesides, de la Universidad de Harvard, contribuyó a redefinir lo que podía ser una máquina. Desarrolló «robots blandos» inspirados en la biología, en colaboración con Harvard y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa del Pentágono (DARPA).
El reto que asumió consistía en crear un robot capaz de maniobrar por una abertura de menos de dos centímetros de altura. Mientras la mayoría de los ingenieros en robótica intentaban usar robots rígidos tradicionales, Whitesides se inspiró en la naturaleza y los organismos vivos. Creó una nueva clase de robots blandos, fabricados íntegramente con polímeros elastoméricos flexibles. A diferencia de los robots hechos de materiales rígidos, la flexibilidad del robot blando le permitió superar con facilidad el reto de DARPA. Fue un avance decisivo en el campo de la robótica.
Las primeras aplicaciones tecnológicas surgidas de la colaboración con DARPA se dieron en el campo biomédico. La robótica blanda podía utilizarse de forma adaptable y delicada para maniobrar por el cuerpo durante una cirugía invasiva, o para transportar órganos y tejidos blandos de manera segura y sin dañarlos. Sin embargo, no pasó mucho tiempo antes de que la automatización industrial se perfilara como una aplicación de esta tecnología revolucionaria.
Sectores como el comercio electrónico, la fabricación avanzada y la alimentación y la agricultura se han visto cada vez más presionados a encontrar soluciones de automatización que permitan afrontar la disminución de la mano de obra disponible, el aumento de la demanda de los clientes y, en el caso de los alimentos, unas normas de seguridad cada vez más estrictas. Sin embargo, la naturaleza variable y frágil de los productos de estos sectores los ha dejado en gran medida al margen de la automatización.
Aunque el trabajo de Whitesides dio origen a una nueva área de interés para la investigación y el desarrollo académicos, en 2013 Soft Robotics Inc. surgió como pionera en el desarrollo de las primeras y únicas aplicaciones comerciales. Llevó esta tecnología al mercado en forma de un producto comercial que podía abrir las puertas de la automatización a clientes industriales de todo el mundo. Mediante el uso de ciencia de materiales patentada e inteligencia artificial, Soft Robotics crea soluciones de automatización capaces de agarrar objetos con la misma destreza que la mano humana. Está revolucionando la automatización robótica para alimentar al mundo y hacer posible la productividad industrial en todos los mercados.
¿Por qué necesitamos la robótica blanda?
La manipulación y el envasado de alimentos, principalmente de frutas, verduras y productos horneados, son procesos muy manuales. Los costes laborales representan una parte significativa del coste total del producto. Históricamente, estos sectores han recurrido a trabajadores migrantes de bajo coste. Sin embargo, en los últimos años hemos visto una importante reducción de la disponibilidad de mano de obra para los mercados de frutas, verduras y otros productos alimentarios.
Ya se trate de la disminución de la mano de obra migrante en Salinas, California, del impacto del Brexit en los flujos de trabajadores de países de la UE al Reino Unido o de las nuevas barreras regulatorias aprobadas en Australia para los trabajadores «mochileros», se trata de un problema mundial. Está repercutiendo directamente en el coste y el suministro de alimentos en todo el mundo. A medida que la mano de obra escasea cada vez más, los productores recurren a la automatización para mantener la productividad y, en muchos casos, la viabilidad económica de sus empresas de producción de alimentos.
Los robots tradicionales se han diseñado para realizar una sola tarea con gran eficiencia. Pero cuando cambia el producto o la tarea, algo frecuente en el sector alimentario, estas máquinas tradicionales deben volver a integrarse y programarse, un proceso que puede llevar cientos de horas y exigir una inversión de capital considerable.
Este problema no se limita a los alimentos. Ante el aumento de la demanda de bienes de consumo y las restricciones de mano de obra en sectores como la fabricación avanzada y el comercio electrónico, la necesidad de que los robots resuelvan tareas de manipulación que requieren destreza es mayor que nunca. Incluso el Gobierno de Estados Unidos cita «mecanismos de agarre flexibles que permitan manipular con destreza objetos cotidianos» como un «imperativo nacional» en su informe Hoja de ruta para la robótica de 2016.
La mayoría de las soluciones robóticas actuales se basan en articulaciones rígidas y sistemas de visión, lo que dificulta recoger objetos blandos y variables, como los alimentos, o interactuar de forma segura con las personas. Los fabricantes de robótica tradicional han intentado imitar la mano humana mediante articulaciones rígidas, sensores y sofisticados sistemas de visión. El enfoque de Soft Robotics resuelve este problema mediante la ciencia de los materiales, sin aumentar los costes ni la complejidad.
El diseño de la tecnología de Soft Robotics se inspiró en el pulpo, lo que supuso un cambio de paradigma respecto al enfoque tradicional de la robótica. Esto condujo a la invención de actuadores robóticos blandos, fabricados íntegramente con polímeros que no requieren sensores ni otros dispositivos electromecánicos para funcionar. La capacidad de cálculo del sistema está incorporada en la propia pinza, una mezcla patentada de materiales con canales microfluídicos. Al activarse, imita los tentáculos de un pulpo para reproducir la capacidad de la mano humana de agarrar y sujetar objetos.
Hoy en día, los robots solo automatizan el 12 % de los sectores no automovilísticos, porque los robots rígidos existentes no pueden resolver tareas de manipulación que requieren destreza con productos variables y en entornos no estructurados. Al aprovechar las propiedades de los materiales blandos y flexibles, podemos crear una nueva generación de manos robóticas adaptables y diestras que abre aplicaciones completamente nuevas para estos sectores con escasez de mano de obra.
Impulsar el futuro de la producción de alimentos
La agricultura del siglo XXI se enfrenta al reto de producir más alimentos para una población en crecimiento, con una fuerza laboral rural más reducida. Según la ONU, durante el último siglo la población mundial se cuadruplicó. Este crecimiento, junto con el aumento de los ingresos en los países en desarrollo, está impulsando la demanda mundial de alimentos, que se prevé que aumente entre un 59 % y un 98 % para 2050.
Esto transformará de nuevas maneras los mercados agrícola y alimentario. Los agricultores tendrán que aumentar el rendimiento de la producción. Sin embargo, la escasez de mano de obra ha ralentizado la producción y dificulta la expansión. La escasez de trabajadores agrícolas representó 3.000 millones de dólares en ingresos anuales perdidos entre 2002 y 2014. California, que produce un tercio de las verduras y dos tercios de la fruta y los frutos secos de Estados Unidos, se ha visto especialmente afectada. Según la Encuesta sobre Mano de Obra Agrícola y el Censo de Agricultura de Estados Unidos, el estado perdió casi el 40 % de su fuerza laboral agrícola entre 2002 y 2014. Resolver el desafío de la productividad en la agricultura no solo permitirá alimentar al mundo, sino también crear empleos y transformar las economías basadas en la agricultura en economías exportadoras.
La escasez de mano de obra y las preocupaciones sobre la seguridad alimentaria repercuten directamente en el coste y la disponibilidad de los alimentos en todo el mundo. La tecnología de Soft Robotics ayuda a nuevos sectores a incorporar la automatización en sus aplicaciones de manipulación y envasado. Todas las personas del planeta participan en la cadena mundial de suministro de alimentos. Trabajamos para garantizar la viabilidad económica de los productores de alimentos que abastecen este mercado.
Soft Robotics Inc. forma parte de la promoción de 2018 de Pioneros Tecnológicos del Foro Económico Mundial. Descubre aquí la promoción completa de Pioneros Tecnológicos de este año: aquí.
