Proxecto H2020 RoBUTCHER: Unha plataforma de robótica cognitiva robusta, flexible e escalable
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2020 -2023
- Orzamento asignado 7.536.303,5 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Proyecto RoBUTCHER
O sector cárnico é un dos sectores agrícolas máis importantes da UE e comprende agricultores, cooperativas agrícolas e matadoiros. Un dos maiores retos é manter a calidade. Polo tanto, a automatización é fundamental para cumprir as recomendacións de seguridade alimentaria da UE. Non obstante, os sistemas avanzados de robótica e automatización son caros, inflexibles e carecen de escalabilidade e robustez, o que dificulta a súa adquisición e implementación a grande escala. Un novo concepto pioneiro de automatización desenvolvido por científicos de Noruega e Dinamarca, a Meat Factory Cell (MFC), non é autónoma. O proxecto RoBUTCHER, financiado pola UE, ten como obxectivo desenvolver un CFM cognitivo altamente autónomo empregando tecnoloxías robóticas básicas baseadas na IA e a cognición. O proxecto proporcionará aos procesadores de carne pequenos e medianos as ferramentas que precisan para superar as barreiras técnicas que dificultan a adopción de sistemas de automatización robótica.
Avaliáronse os requisitos sociais, lexislativos e de boas prácticas da industria cárnica segundo o previsto. Desde a perspectiva da robótica, a lexislación ou as normas vixentes non impiden a implementación de MFC nun entorno industrial. Desde a perspectiva da seguridade da carne, o proxecto realizou un estudo exhaustivo de textos lexislativos, cuxas conclusións reflicten a necesidade das chamadas "esixencias funcionais" á hora de desenvolver ditos textos. É alentador que a OMS empregue agora unha terminoloxía coherente con estes principios. RoBUTCHER ten unha base sólida nas necesidades industriais e as mellores prácticas, e incluíu usuarios finais de toda Europa como parte dun grupo de referencia. Isto garantiu a relevancia do traballo do proxecto e tamén garante unha contribución significativa aos estudos que abordan os impactos sociais da automatización no procesamento da carne. RoBUTCHER desenvolveu varias novas abordaxes de IA baseadas na visión: só 2D (localización da traquea); datos 2D e 3D combinados (un método para o corte MFC, así como para agarre de extremidades); 3D e TC (outro método máis personalizable para o corte MFC); 3D e raios X (para corte). As solucións abarcan unha ampla gama de escenarios, incluíndo o corte de carne en quente e fría, así como carcasas enteiras e medias, tendo en conta a variabilidade biolóxica que isto implica. As actividades posteriores ao proxecto xa demostran os esforzos do Consorcio para ampliar esta aprendizaxe a outras especies, como a carne de vaca e o pavo. A realidade virtual (RV) permitiu, por exemplo, a un carniceiro verificar e axustar remotamente as traxectorias de corte da IA nun entorno 3D, antes da execución. Os xemelgos dixitais facilitaron a planificación e as probas de sistemas fóra de liña; O Consorcio recoñece a necesidade de novas actividades de I+D, onde os materiais flexibles e variables se modelen mellor nestes entornos. RoBUTCHER identificou unha deficiencia nas ferramentas robóticas para o traballo coa carne, o que deu lugar ao desenvolvemento de novas pinzas e ferramentas de corte intelixentes, incluído o Smart Knife, con patente pendente. A I+D continuará despois do proxecto. Cómpre sinalar que os estudos amosan que os consumidores non distinguen entre a carne cortada por robots e a carne cortada por humanos; algúns incluso poderían preferir o primeiro. RoBUTCHER conseguiu desenvolver dous prototipos industrialmente relevantes (é dicir, en TRL6) para corte en quente e en frío. Ademais, o proxecto deu lugar a nada menos que 17 innovacións clave, que van dende o TRL4 ata o TRL9 ao final do proxecto. En termos de difusión, realizáronse 316 actividades, entre as que se inclúen obradoiros, demostracións, publicacións científicas e moito máis. Están previstas 44 accións adicionais despois do proxecto.
O sector cárnico é un dos máis importantes da UE. A automatización é fundamental para acadar a seguridade e a soberanía alimentaria en Europa. Os sistemas tradicionais de robótica e automatización son demasiado caros, inflexibles e carecen de escalabilidade e robustez. Un novo concepto pioneiro de automatización desenvolvido por científicos do proxecto RoBUTCHER, a Meat Factory Cell (MFC), demostrou unha forma de abordar estes problemas. Este proxecto desenvolveu e probou con éxito un prototipo de CFM altamente autónomo empregando tecnoloxías robóticas básicas baseadas na intelixencia artificial (IA) e na robótica cognitiva. RoBUTCHER é unha proposta innovadora que ofrece unha alternativa á produción convencional en liña en matadoiros mediante a produción paralela en matadoiros autónomos. Isto é especialmente relevante para os pequenos e medianos produtores, xa que ofrece a posibilidade de aumentar ou diminuír a produtividade en función da demanda. Esta tecnoloxía ten potencial disruptivo e o proxecto desenvolveuna, produciuna e probou esta innovación. Os resultados de RoBUTCHER son importantes para a sociedade, xa que permitirán que robots cun maior grao de competencia entren no sector manufactureiro. O desenvolvemento global aumentou a atención á flexibilidade no procesamento da carne. A medida que o mercado da carne se internacionaliza cada vez máis, as carteiras de produtos están a ampliarse para satisfacer a nova demanda dos consumidores. Isto supón un desafío para as solucións convencionais e subliña a necesidade de RoBUTCHER. A incapacidade dos pequenos e medianos produtores para acceder á robótica e á automatización tamén agrava outra bomba de reloxería en Europa: a dispoñibilidade de man de obra. Ademais das consideracións económicas, os robots serán necesarios para superar a escaseza de man de obra e para axudar a que o procesamento de alimentos sexa máis seguro, limpo e sostible. A recente pandemia e os acontecementos xeopolíticos que afectan o movemento de traballadores e a cadea de subministración de alimentos aceleraron aínda máis a aceptación e prepararon a industria para o despregamento da nova tecnoloxía RoBUTCHER. Os resultados tamén poden, co tempo, ter un impacto noutros sectores (por exemplo, outras especies como a carne de vaca, outros produtos alimenticios ou materiais completamente diferentes) onde é importante manexar materiais con alta variación e flexibilidade. Os obxectivos xerais de RoBUTCHER foron: 1. Avaliación dos requisitos sociais, lexislativos e de boas prácticas da industria cárnica. 2. Desenvolvemento de novos módulos tecnolóxicos para a planificación autónoma de traxectorias de corte e a integración con interfaces humano-robot que proporcionen oportunidades de intervención e formación remotas. 3. Adaptación de ferramentas de corte para incorporar a detección cognitiva e o desenvolvemento de ferramentas de agarre para agarrar e manipular músculos, ósos e órganos internos. 4. Implementación e demostración de RoBUTCHER MFC nun ambiente a escala piloto no Nivel de Preparación Tecnolóxica 6 (Prototipo Industrial). RoBUTCHER cumpriu os obxectivos establecidos. En conclusión, os resultados de RoBUTCHER son aínda máis importantes para a sociedade que cando comezou a acción. En particular, acontecementos globais como a pandemia da COVID-19 e a guerra de Ucraína demostraron que a seguridade alimentaria é unha preocupación primordial para a sociedade.
A adopción de robótica avanzada e automatización no sector agroalimentario, concretamente no procesamento de carne, viuse obstaculizada polo elevado custo percibido, así como pola falta de flexibilidade, robustez e escalabilidade para adaptarse a diferentes volumes, especialmente os máis pequenos. Isto entra en conflito coas recomendacións de que os gobernos de toda Europa deberían promover unha maior eficiencia e seguridade no sistema alimentario. Pioneiros en Noruega (NMBU/Animalia) e Dinamarca (DTI) levan traballando para abordar este problema e crearon un novo concepto de automatización para o sector cárnico: a Meat Factory Cell (MFC). O MFC actual é simple e baséase na intelixencia de expertos humanos para completar tarefas complexas. Non obstante, as plantas de procesamento de carne están entre os ambientes de traballo máis pobres de Europa, o que fai que a autonomía sexa esencial. RoBUTCHER ten como obxectivo desenvolver unha MFC cognitiva, capaz de autonomía. Para conseguilo, RoBUTCHER ten os seguintes obxectivos fundamentais: (1) Avaliación dos requisitos sociais, lexislativos e de boas prácticas da industria cárnica; (2) Desenvolvemento de novos módulos tecnolóxicos para a planificación autónoma de traxectorias de corte e a integración con interfaces cooperativas home-robot; (3) Creación de ferramentas intelixentes que permitan avaliar o sistema, principalmente para o corte e a manipulación; e (4) proxecto piloto a escala industrial de MFC cognitiva. As tecnoloxías robóticas básicas son parte integral de RoBUTCHER, onde a énfase principal está na IA e a cognición, pero existe unha superposición natural que inclúe as interfaces cooperativas humano-robot e a mecatrónica cognitiva. Hoxe en día non hai solucións axeitadas e dispoñibles. A ambición de RoBUTCHER é desenvolver un sistema para TRL6, utilizando a infraestrutura MFC existente dentro do Consorcio como catalizador para a investigación e a innovación. A posta en marcha con éxito do proxecto proporcionará a robustez, a flexibilidade e a escalabilidade que os pequenos e medianos procesadores de carne necesitan para reducir as barreiras técnicas ás que se enfrontan ao adoptar a automatización robótica, o que melloraría a calidade do traballo e a seguridade alimentaria en Europa.
Os investigadores están a axudar á industria cárnica a superar os obstáculos para a adopción de sistemas de automatización robótica. A UE é o cuarto maior produtor de carne de vaca, vitela e polo, e o segundo maior produtor de carne de porco do mundo, o que reforza a importancia da industria cárnica na UE. Non obstante, o sector afronta varios desafíos, como manter a calidade e garantir un fornecemento constante de alimentos. A automatización pode contribuír a este obxectivo, ademais de axudar a acadar os obxectivos da UE de maior eficiencia e seguridade no sistema alimentario. «A automatización é esencial para a sustentabilidade da produción de carne, onde a forte dependencia do traballo humano supón un desafío crecente. Sen automatización, o sector podería ter dificultades para satisfacer as crecentes demandas de eficiencia, produtividade e responsabilidade ambiental necesarias para seguir sendo competitivo no futuro», afirma Alex Mason, coordinador do proxecto RoBUTCHER. Non obstante, para moitos profesionais da industria, os sistemas avanzados de robótica e automatización son inaccesibles porque son caros e carecen de flexibilidade, escalabilidade e robustez. Un concepto de automatización desenvolvido por científicos de Noruega e Dinamarca, a Meat Factory Cell (MFC), ten como obxectivo abordar estes problemas. Neste contexto, o proxecto RoBUTCHER, financiado pola UE, traballou no desenvolvemento dunha nova plataforma MFC, que ofrece unha oportunidade para a automatización non convencional no procesamento da carne de porco, especialmente nos matadoiros. «En lugar das opcións de cadea de produción que son a principal opción hoxe en día, emprega a robótica e a intelixencia artificial (IA) para realizar operacións complexas de corte e manipulación de carcasas de porco enteiras e sen refrixerar, tendo en conta a variación e a deformación biolóxicas», confirma Mason. Revolucionando o sector cárnico Un dos resultados clave do proxecto foi a demostración exitosa de dous prototipos de celas robóticas para cortar carne fría e quente. Un consistía nun prototipo para o desmontaxe completo de carcasas de porco enteiras non refrixeradas, mentres que o outro implementaba unha estratexia máis convencional baseada na chamada resección da media carcasa refrixerada. «Tamén estamos a desenvolver novas ferramentas de software, como sistemas de IA para o corte de carne, enfoques de realidade virtual interactivos para a carnicería robótica a grande escala e solucións para a integración de sistemas intelixentes», informa Mason. Isto súmase a novas ferramentas para facilitar a interacción con produtos cárnicos e sistemas robóticos, incluíndo coitelos e ferramentas de agarre. O traballo do proxecto tamén proporcionou unha mellor comprensión dos marcos lexislativos e do impacto social asociados ás solucións robóticas innovadoras para entornos de fabricación industrial altamente manuais. «En total, o Consorcio RoBUTCHER identificou 17 innovacións clave, incluídos os dous prototipos de sistemas de corte demostrados, resultantes do proxecto. Ademais, o consorcio participou activamente na publicación dos seus resultados, con arredor de 30 artigos científicos publicados ata a data e moitos máis en diversas fases de preparación», destaca Mason. Avanzando: Novos desenvolvementos para a industria cárnica O consorcio identificou novas iniciativas para continuar o traballo de RoBUTCHER e planea desenvolver novas ideas de I+D no marco de Horizon Europe durante os próximos 12 meses. «A nivel nacional, varios socios xa están a traballar en proxectos. «Están a usar os resultados de RoBUTCHER para sentar as bases de novos desenvolvementos en ferramentas intelixentes, robótica colaborativa e IA», conclúe Mason. O concepto de «célula» espertou o interese das partes interesadas de todo o mundo, como se destacou no recente Congreso Internacional de Automatización da Carne en España, onde se presentaron os resultados de RoBUTCHER. Podes atopar máis información sobre o progreso e os resultados dos proxectos no seu sitio web.
Novas metodoloxías de IA para o corte de carne, capaces de recoñecer e adaptarse á variabilidade biolóxica. Prototipos de sistemas automáticos de corte de carne, aplicando novas metodoloxías robóticas. Novas ferramentas de agarre e corte, incluídas as que teñen sensores, proporcionan retroalimentación robótica. Nova implementación de integración entre plataformas de software, incluíndo Node-Red e Ocellus. Introdución a conceptos de robótica colaborativa para o corte de carne. Teleoperación de robots industriais mediante realidade virtual. RoBUTCHER leva unha investigación avanzada en tecnoloxías esenciais, como a cognición e as interfaces humano-robot, e tivo un impacto económico con polo menos dúas innovacións clave que xa chegaron ao mercado. En xeral, o nivel de innovación no sector agroalimentario aumentou, especialmente no que respecta aos procesadores de carne. Os principais procesadores e provedores de carne coñecen a nova estratexia de RoBUTCHER. Un obxectivo posterior ao proxecto do Consorcio é ampliar a aplicabilidade dos resultados de RoBUTCHER a sectores con demandas funcionais similares. A longo prazo, RoBUTCHER senta as bases para unha automatización máis escalable (tanto física como economicamente), robusta e flexible que a que está dispoñible na actualidade. Segundo os usuarios finais, a posta en marcha dos resultados do proxecto reduciría ou eliminaría o risco de lesións para os traballadores das fábricas de carne tradicionais, ademais de mellorar as condicións de traballo. Ademais, é probable que ofreza melloras na igualdade de xénero e na diversificación da forza laboral, así como que faga que o emprego no sector sexa máis atractivo para os mozos.
- NORGES MILJO-OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERSITET (NMBU)
Proxectos relacionados
