La Universidad de Burgos, Cumucore y Nokia han completado la primera prueba realizada en España de una red 5G Standalone en la banda milimétrica de 26 GHz aplicada a automatización industrial. El sistema, validado en dos pilotos de Michelin, combina robots, cámaras e inteligencia artificial para coordinar movimientos con una latencia de red inferior a diez milisegundos.

La Universidad de Burgos ha probado junto a la tecnológica finlandesa Cumucore y Nokia una infraestructura 5G capaz de intercambiar información entre robots en menos de diez milisegundos, un tiempo de respuesta prácticamente imperceptible que abre nuevas posibilidades para coordinar máquinas autónomas, cámaras y sistemas de inteligencia artificial dentro de una fábrica. El ensayo, desarrollado a través del proyecto europeo 5G-MHAR y validado mediante dos pilotos industriales de Michelin, constituye, según la UBU y Cumucore, la primera prueba realizada en España de una red 5G Standalone en la banda de 26 GHz, conocida como onda milimétrica o mmWave.

La diferencia respecto al 5G que utilizamos habitualmente en el móvil está precisamente en esa frecuencia. Mientras buena parte de los despliegues comerciales españoles utiliza bandas como la de 3,5 GHz, los 26 GHz permiten disponer de una enorme capacidad de transmisión en espacios reducidos, una característica especialmente interesante cuando decenas de cámaras, sensores y robots tienen que enviar grandes cantidades de información simultáneamente y reaccionar en tiempo real.

El objetivo aquí tampoco consiste en conseguir que Netflix cargue más deprisa. La aplicación está pensada para un escenario donde unas pocas milésimas de segundo pueden determinar si dos robots coordinan correctamente su trayectoria o si un sistema detecta a tiempo la presencia de una persona.

Milisegundos

La latencia mide cuánto tarda la información en viajar por una red y obtener respuesta. Cuanto menor sea, más rápido puede reaccionar un sistema conectado.

En la prueba presentada por la Universidad de Burgos, la infraestructura 5G ha conseguido latencias de red inferiores a diez milisegundos. Ese dato debe diferenciarse del tiempo total necesario para que todo el sistema reconozca una actividad humana, procese las imágenes y tome una decisión. FORTIS establece para 5G-MHAR un objetivo de menos de 50 milisegundos en el proceso de seguimiento y estimación de postura, mientras que el ensayo de telecomunicaciones ha rebajado específicamente la latencia de la red por debajo de diez.

La distinción parece pequeña, pero resulta importante. La inteligencia artificial necesita tiempo para analizar los datos y el robot para ejecutar una orden; la red constituye solamente una parte del recorrido. Reducir ese tramo deja más margen para que las demás operaciones se completen dentro de los tiempos exigidos por una planta automatizada.

Robots que se ven entre ellos

El proyecto recibe el nombre de 5G-MHAR, 5G-TSN-Driven Multi-Robot Human Activity Recognition, y parte de un problema habitual cuando varias máquinas autónomas trabajan juntas.

Un robot puede utilizar sus cámaras para reconocer lo que tiene delante, aunque su campo de visión desaparece parcialmente cuando otra máquina, una estructura o un objeto se interpone. Es lo que en visión artificial se conoce como oclusión.

5G-MHAR intenta compensarlo haciendo que distintos robots y cámaras compartan la información. Si una máquina deja de ver a una persona porque otro robot cruza delante de ella, el sistema puede recurrir simultáneamente a las imágenes procedentes de otros puntos de observación.

FORTIS explica que la tecnología fusiona datos obtenidos desde infraestructuras fijas y diferentes robots móviles para mejorar el seguimiento de personas sin obligar a los trabajadores a llevar sensores encima.

La idea se parece menos a dotar de “ojos” mejores a cada robot que a permitir que todos compartan lo que están viendo.

Inteligencia artificial

Las imágenes llegan después a algoritmos de inteligencia artificial capaces de realizar seguimiento y estimación de pose, es decir, reconocer la posición del cuerpo humano e interpretar determinadas actividades a partir de ella.

El proyecto utiliza modelos denominados zero-shot, diseñados para reconocer situaciones sin necesitar un entrenamiento específico para cada combinación exacta que puedan encontrar durante la operación.

La tecnología pretende facilitar que los robots respondan de manera más flexible cuando comparten el mismo espacio con trabajadores, una de las cuestiones centrales de la denominada Industria 5.0, que busca desarrollar sistemas automatizados donde personas y máquinas puedan colaborar de forma segura en lugar de permanecer siempre físicamente separadas.

“Juntos estamos investigando cómo la interacción humano-robot impulsada por 5G/6G puede mejorar la productividad, la seguridad, la eficiencia y la adaptabilidad en entornos operativos cada vez más complejos”, ha explicado J. Enrique Sierra-García, director del Laboratorio de Robótica de la Universidad de Burgos.

Una red privada

Para realizar la prueba, la UBU ha gestionado la licencia de espectro necesaria para trabajar en los 26 GHz y operar la estación base AirScale de Nokia, compuesta por radio mmWave y equipamiento de banda base.

Cumucore ha configurado esa infraestructura para integrarla con su propio núcleo 5G, creando de esta forma una red privada Standalone destinada específicamente al entorno experimental.

Standalone significa que la red funciona con un núcleo completamente 5G y evita depender de infraestructura heredada de 4G, algo relevante cuando se quieren explotar funciones avanzadas de baja latencia y comunicaciones industriales deterministas.

El sistema incorpora además 5G-TSN, Time-Sensitive Networking, una tecnología orientada a que determinados paquetes de información lleguen dentro de tiempos previsibles y controlados. En una fábrica automatizada importa tanto transmitir deprisa como saber que un mensaje crítico llegará cuando tiene que hacerlo.

26 GHz

La banda milimétrica aporta enormes velocidades y capacidad, aunque también tiene limitaciones que explican por qué resulta especialmente apropiada para fábricas y otros entornos privados.

Las frecuencias altas tienen menor alcance y atraviesan peor paredes y determinados obstáculos que las bandas más bajas. En una red móvil nacional esto obliga a instalar más antenas, mientras en una nave industrial puede convertirse en una ventaja porque la cobertura puede diseñarse específicamente alrededor de las máquinas y áreas donde se necesita.

Ese escenario permite utilizar simultáneamente cámaras de alta resolución, robots móviles, sensores y sistemas de análisis sin tener que transportar todo el tráfico mediante cableado físico.

La propia prueba ha utilizado robots sincronizados en tiempo real para mostrar las posibilidades de la infraestructura 5G privada.

Michelin

La tecnología ha sido validada mediante dos pilotos industriales de Michelin, lo que permite trasladar el desarrollo fuera de una prueba puramente académica y comprobar su comportamiento en escenarios próximos a los de fabricación real.

Entre los objetivos figura solucionar situaciones donde unos robots bloquean temporalmente la visión de otros, utilizar cámaras de alta definición sin saturar las comunicaciones y analizar información en tiempo real para optimizar procesos.

La UBU apunta también a una posible reducción del consumo energético de los equipos, aunque este aspecto deberá evaluarse a partir de los resultados de los casos industriales y no constituye todavía una mejora generalizable a cualquier planta.

La relación entre el Laboratorio de Robótica de Burgos y Michelin cuenta además con antecedentes. El registro de investigación de la Universidad recoge proyectos anteriores sobre vehículos guiados automáticamente conectados mediante 5G, evaluación experimental de AGV y una Cátedra Michelin de transferencia en automática y robótica.

Europa

5G-MHAR forma parte de la primera convocatoria abierta de FORTIS, proyecto financiado por Horizon Europe para desarrollar nuevas tecnologías de interacción entre personas y robots.

FORTIS ha concedido al proyecto 238.947,50 euros y presenta a la Universidad de Burgos y Cumucore como integrantes del consorcio, con Nokia como socio tecnológico del ensayo. El registro de financiación de la UBU atribuye 90.250 euros a la participación de la institución burgalesa.

El programa europeo busca que los robots sean capaces de interpretar mejor las acciones humanas, cooperar con personas y comunicarse de manera más natural y segura en sectores como fabricación, construcción o mantenimiento de infraestructuras.

De la demo a la fábrica

El ensayo de Burgos demuestra que es técnicamente posible desplegar en España una red privada 5G SA sobre 26 GHz y utilizarla para aplicaciones robóticas que necesitan transmitir cantidades elevadas de información con tiempos de respuesta muy reducidos.

Eso todavía dista de significar que todas las fábricas vayan a sustituir mañana sus redes industriales por 5G milimétrico. Los despliegues tendrán que justificar costes, cobertura, fiabilidad, integración con maquinaria existente y ventajas frente a tecnologías cableadas o inalámbricas ya instaladas.

El interés del experimento está precisamente antes de ese punto. Robots que hasta ahora dependían principalmente de sus propios sensores pueden empezar a trabajar como un sistema colectivo, compartiendo imágenes y datos prácticamente en tiempo real para conocer mejor lo que sucede alrededor.

Y cuando personas y máquinas ocupan cada vez con más frecuencia el mismo espacio industrial, unos pocos milisegundos dejan de ser una cifra propia de una ficha técnica para convertirse en parte de algo mucho más concreto, el tiempo disponible para ver, decidir y reaccionar.