El laberinto de tuberías que se extiende bajo nuestros hogares y ciudades es de difícil acceso y, por lo tanto, costoso de mantener.
Se ha desarrollado un minirrobot, llamado Joey, que puede encontrar su camino de forma independiente a través de tuberías subterráneas.
El robot es barato de producir, inteligente, pequeño y ligero, lo que le permite desplazarse por las tuberías a pesar del difícil terreno al que se enfrenta.
Investigadores de la Universidad de Leeds han desarrollado el primer minirrobot, llamado Joey, que puede encontrar su propio camino de forma independiente a través de redes de tuberías estrechas bajo tierra, para inspeccionar cualquier daño o fuga. Los Joey son baratos de producir, inteligentes, pequeños y ligeros, y pueden desplazarse por tuberías con pendiente o sobre sedimentos resbaladizos o fangosos en el fondo de las tuberías. Las futuras versiones de Joey operarán en enjambres, con su base móvil en un robot «madre» más grande llamado Kanga, que estará equipado con brazos y herramientas para reparar las tuberías.
Bajo nuestras calles se extiende un laberinto de tuberías, conductos para agua, aguas residuales y gas. La inspección periódica de estas tuberías en busca de fugas, o reparaciones, normalmente requiere excavarlas. Esto último no solo es laborioso y costoso (con un coste anual estimado de 5.500 millones de libras solo en el Reino Unido), sino que también causa perturbaciones en el tráfico y molestias a los vecinos, sin mencionar los daños al medio ambiente.
Imagine ahora un robot capaz de encontrar su camino por las redes de tuberías más estrechas y transmitir imágenes de daños u obstrucciones a los operadores humanos. Esto ya no es un sueño, según muestra un nuevo estudio publicado en Frontiers in Robotics and AI, realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Leeds.
«Aquí presentamos Joey, un nuevo minirrobot, y demostramos que los Joey pueden explorar redes de tuberías reales de forma completamente autónoma, sin necesidad siquiera de una cámara para orientarse», declaró la doctora Netta Cohen, catedrática de la Universidad de Leeds y autora principal del estudio.
Joey es el primero capaz de navegar por sí solo a través de laberintos de tuberías de tan solo 7,5 cm de diámetro. Con un peso de apenas 70 g, cabe en la palma de la mano.
Proyecto Pipebots
El presente trabajo forma parte del proyecto «Pipebots» de las universidades de Sheffield, Bristol, Birmingham y Leeds, en colaboración con empresas de servicios públicos del Reino Unido y otros socios académicos e industriales internacionales.
La primera autora, la doctora Thanh Luan Nguyen, científica posdoctoral de la Universidad de Leeds que desarrolló los algoritmos de control (o «cerebro») de Joey, afirmó: «Las redes subterráneas de agua y alcantarillado se cuentan entre los entornos menos hospitalarios, no solo para los humanos, sino también para los robots. El GPS no es accesible bajo tierra. Y los Joey son diminutos, por lo que deben funcionar con motores, sensores y ordenadores muy sencillos que ocupen poco espacio, mientras que las pequeñas baterías deben durar lo suficiente».
Joey se desplaza con «patas-ruedas» impresas en 3D que ruedan por los tramos rectos y caminan sobre pequeños obstáculos. Está equipado con una serie de sensores de bajo consumo que miden su distancia a las paredes, las uniones y las esquinas, herramientas de navegación, un micrófono, y una cámara y «focos» para filmar fallos en la red de tuberías y guardar las imágenes. El prototipo costó solo 300 libras esterlinas producirlo.
Barro y pendientes resbaladizas
El equipo demostró que Joey es capaz de encontrar su camino, sin instrucciones de los operadores humanos, a través de una red experimental de tuberías que incluye una unión en T, una esquina a izquierda y otra a derecha, un callejón sin salida, un obstáculo y tres tramos rectos. De media, Joey logró explorar aproximadamente un metro de red de tuberías en algo más de 45 segundos.
Para complicar aún más la tarea al robot, los investigadores comprobaron que se desplaza con facilidad por tuberías inclinadas con pendientes realistas. Y para probar la capacidad de Joey de navegar por tubos fangosos o resbaladizos, también añadieron arena y un gel viscoso (en realidad, lavavajillas líquido) a las tuberías, y de nuevo con éxito.
Es importante destacar que los sensores son suficientes para que Joey navegue sin necesidad de encender la cámara ni utilizar visión artificial de alto consumo energético. Esto ahorra energía y prolonga la vida útil actual de la batería de Joey. Cada vez que la batería se agota, Joey regresa a su punto de origen para «alimentarse» de energía.
Actualmente, los Joey tienen una debilidad: no pueden enderezarse si, por accidente, quedan boca arriba, como una tortuga volcada. Los autores sugieren que el próximo prototipo podrá superar este reto. Las futuras generaciones de Joey también deberían ser impermeables, para funcionar bajo el agua en tuberías completamente llenas de líquido.
El futuro de Joey es colaborativo
Los científicos de Pipebots pretenden desarrollar un enjambre de Joey que se comunique y trabaje en equipo, basado en un robot «madre» más grande llamado Kanga. Kanga, actualmente en desarrollo y pruebas por algunos de los mismos autores de la Escuela de Informática de Leeds, estará equipado con sensores más sofisticados y herramientas de reparación, como brazos robóticos, y transportará varios Joey.
«En última instancia, esperamos diseñar un sistema capaz de inspeccionar y cartografiar el estado de extensas redes de tuberías, supervisar las tuberías a lo largo del tiempo e incluso llevar a cabo algunas tareas de mantenimiento y reparación», afirmó Cohen.
«Prevemos que la tecnología se amplíe y diversifique, creando una ecología de múltiples especies de robots que colaboren bajo tierra. En este escenario, grupos de Joey serían desplegados por robots más grandes, con más potencia y capacidades, pero limitados a las tuberías de mayor tamaño. Afrontar este reto exigirá más investigación, desarrollo y pruebas durante 10 a 20 años. Podría empezar a tener un papel hacia 2040 o 2050».
