Hoy en día, los robots ya no trabajan de forma aislada. En fábricas, laboratorios o entornos logísticos, cada vez es más común que varios robots, sensores y aplicaciones digitales donde se registran datos colaboren entre sí.
Para que esto funcione de forma coordinada, hace falta algo invisible pero fundamental: una forma fiable de comunicación entre todos esos sistemas.
En el proyecto ARISE, ese papel lo desempeña nuestro middleware o software intermedio, que facilita la comunicación entre robots, sensores y plataformas de datos para que puedan hablar el mismo idioma.
Uno de los objetivos del proyecto es conectar lo que ocurre en el mundo físico (robots, sensores, máquinas) con el mundo digital (plataformas de datos y aplicaciones).
En ARISE se desarrollan aplicaciones robóticas para la interacción humano-robot basadas en nuestro ARISE middleware de código abierto, una solución integrada que combina tecnologías de referencia como Vulcanexus (una distribución europea de ROS 2 optimizada para aplicaciones comerciales), FIWARE y ROS4HRI.
Gracias a estas tecnologías, ARISE middleware habilita la interoperabilidad en aplicaciones robóticas a través de ROS 2 e integración directa con sistemas digitales a través de la tecnología FIWARE Context Broker. De esta forma, gracias al ARISE middleware, la información de planta se combina con la información de negocio en un mismo plano digital, actualizado en tiempo real, donde los datos pueden visualizarse, compartirse o analizarse para optimizar procesos industriales.
Esto permite ver en tiempo real qué está ocurriendo en una aplicación robótica, facilitar las representaciones digitales y mejorar la eficiencia de los procesos.
¿Cómo se comunican los robots y los sistemas digitales?
Imagina una fábrica donde personas y robots colaboran en la misma línea. Un robot detecta una pieza, otro la recoge y un tercero la coloca en su sitio. Un operario supervisa y colabora en el proceso y puede intervenir si algo no funciona. Al mismo tiempo, un sistema informático supervisa todo lo que está pasando. Para coordinarse, todos necesitan intercambiar información constantemente.
Para que todo esto funcione, se necesita una tecnología capaz de distribuir información entre muchos sistemas diferentes en tiempo real.
En lugar de conectar cada sistema con todos los demás, algo complejo e ineficiente, se utiliza Fast DDS, una implementación de código abierto del estándar DDS (Data Distribution Service), diseñada para facilitar la comunicación distribuida entre aplicaciones robóticas. Un sistema publica información de interés y la reciben únicamente aquellos sistemas que se han suscrito a esa información. Esto hace que la comunicación sea más flexible, rápida y fácil de escalar, incluso cuando hay muchos robots o sensores funcionando al mismo tiempo.
Vamos a explicarlo un poco más:
- Los componentes publicadores (Nodo 1 y 2) envían datos a través de diferentes canales (denominados topics, p. ej.: /robot_pose, /battery_status o /camera/image) sólo cuando los datos cambian se realiza el envío.
- La información es recibida de forma instantánea por los suscriptores (Nodo 3 y 4) que se han suscrito previamente, necesitan esa información en su proceso.
- Esto permite que los dispositivos se comuniquen de igual a igual, sin depender de un servidor central para intercambiar información.
De forma similar, imagina una emisora de radio. Cada emisora emite en una frecuencia distinta (música, noticias, deportes…). Solo quienes sintonizan esa frecuencia reciben esa información.
Esta tecnología actúa como un sistema de mensajería digital avanzado que permite que distintos dispositivos como robots o aplicaciones envíen información entre sí sin necesidad de conectarse directamente unos con otros. Esta arquitectura resulta especialmente ventajosa cuando aumenta el número de dispositivos conectados.
Vulcanexus: una plataforma para desarrollar aplicaciones robóticas conectadas
Sobre esta base tecnológica se encuentra Vulcanexus, desarrollado por la empresa española eProsima. Se trata de una solución todo en uno para desarrollar, conectar y desplegar aplicaciones robóticas basadas en ROS 2, uno de los frameworks de software más utilizados actualmente para el desarrollo de aplicaciones robóticas.
En ARISE se ha desarrollado un habilitador (DDS Enabler) que permite conectar el ecosistema ROS 2 con el ecosistema FIWARE. De esta forma, la información generada por los robots puede intercambiarse automáticamente con plataformas basadas en NGSI-LD, estándar de FIWARE.
En la práctica, Vulcanexus ayuda a crear aplicaciones robóticas fácilmente, conectando robots con sensores, personas y sistemas digitales, supervisando el funcionamiento de sistemas complejos. En pocas palabras, hace que trabajar con robots conectados sea más accesible y no se necesite una gran cantidad de conocimiento y experiencia en robótica.
ARISE: Tecnología abierta para una robótica más interoperable
Un aspecto clave de todo esto es que se trata de tecnología open source, es decir, abierta y accesible. Así, diferentes organizaciones pueden colaborar en su desarrollo, fomentar la innovación compartida y reutilizar desarrollos en otros proyectos para no empezar desde cero.
En proyectos como ARISE, este enfoque es especialmente importante, porque permite construir soluciones que no dependen de una sola empresa o tecnología.
Tecnologías abiertas como Vulcanexus, Fast DDS y FIWARE hacen posible esa conexión, actuando como la base invisible que permite que todo funcione de forma coordinada.
La robótica está avanzando hacia sistemas cada vez más colaborativos y abiertos, donde máquinas, robots, sensores y software trabajan juntos como parte de un mismo ecosistema.
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En CARTIF trabajamos en el desarrollo y validación de soluciones de robótica, automatización e interoperabilidad para entornos industriales. A través de infraestructuras como CARTIFactory, nuestra planta piloto de colaboración humano-robot, podemos experimentar y validar tecnologías robóticas en entornos controlados antes de abordar su implantación en procesos productivos reales.
Co-autor
Raúl Sánchez-Mateos. Experto en sistemas distribuidos y middleware de comunicaciones para robótica. CTO en eProsima, socio del proyecto ARISE.
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