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Innovación robótica al servicio de la ciencia: un nuevo sistema automatizado para aceleradores de partículas

El grupo de investigación Human-Robot Interaction de la Universitat de València ha participado en el desarrollo de un prototipo para validar esta tecnología innovadora. Esta colaboración con la empresa Mecanismos Técnicos y de Laboratorio S.L. ha dado lugar a un sistema robotizado de bajo coste que optimiza la colocación de muestras celulares en aceleradores de partículas, mejorando la eficiencia del proceso e incrementando la seguridad en las operaciones. 

Un proyecto clave en la digitalización de las empresas El proyecto InnDIH se enmarca dentro la propuesta integrada de la Comunitat Valenciana para la red europea de EDIHs (European Digital Innovation Hubs) y está financiado por la Comisión Europea, la Generalitat Valenciana y el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo. Su principal objetivo es impulsar la digitalización de empresas y administraciones públicas en diversos sectores, incluida la investigación científica. En este contexto, el equipo de investigadores ha ayudado a desarrollar un prototipo de sistema pick and place, basado en un manipulador robótico de 4 grados de libertad, equipado con motores paso a paso y una pinza de servomotor, capaz de automatizar el posicionamiento de pocillos con células en aceleradores de partículas. 

Gracias a este sistema, el tiempo necesario para la colocación de muestras se ha reducido en un factor de 10, pasando de un proceso manual de 15 minutos por muestra a una operación completamente automatizada mediante control supervisado. Anteriormente, los operarios debían manipular manualmente las muestras, esperar a que los niveles de radiación se redujeran y repetir el proceso. Con esta innovación, el robot se encarga de la manipulación y posicionamiento de las cajas con pocillos, eliminando la necesidad de que el personal acceda al interior del acelerador. 

Tecnología al servicio de la seguridad y la precisión Este sistema ha sido diseñado para operar en condiciones de alta seguridad, ya que el acelerador de partículas requiere un entorno completamente hermético y aislado para proteger a los operarios de la radiación. Para garantizar un posicionamiento preciso, el robot cuenta con una cámara para verificar la correcta colocación de las muestras. Además, se ha desarrollado una interfaz gráfica que permite el control remoto del robot y ofrece opciones de seguridad como la parada de emergencia y la reprogramación dinámica de coordenadas. 

La unidad de control del robot está basada en una Raspberry Pi 4 con el middleware ROS (Robot Operating System), facilitando su integración y adaptabilidad a futuros desarrollos. La comunicación con el robot se realiza de forma local vía USB con protocolo serie, mientras que la interacción remota del operario se lleva a cabo mediante Ethernet. 

Expansión e implantación en aceleradores de partículas Este sistema innovador se montará inicialmente en un acelerador de partículas en Sevilla y, paralelamente, se está planificando su implantación en un acelerador que se instalará en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de la Universitat de València. 

Con este proyecto, el programa InnDIH reafirma su compromiso con la digitalización y la innovación tecnológica, demostrando cómo las soluciones robóticas pueden transformar la investigación científica y mejorar tanto su eficiencia como su seguridad.