Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería de Computadores, Automática y Robótica de la Universidad de Granada (UGR) ha diseñado una serie de nuevas estrategias que permiten sincronización de las comunicaciones muy precisa para sistemas distribuidos, que tendrá una utilidad directa en la infraestructura científica de la UGR involucrada en el proyecto IFMIF-DONES. El objetivo que se persigue con estas redes es que los robots funcionen de manera sincronizada, mejor que si fueran relojes suizos.
Estas nuevas redes se han desarrollado en el marco del proyecto europeo DAIS –Sistemas de inteligencia artificial distribuida, en español–, se basan en inteligencia artificial y pueden aplicarse en diferentes dominios como la robótica, la movilidad inteligente y sostenible, la Industria 4.0 o el Internet de las Cosas.
Cómo deben ser las redes de comunicación para robots
El proyecto europeo, en el que participan un total de 47 socios de 11 países, parte de la necesidad de que, en este tipo de sistemas, los nodos han de trabajar de forma coordinada en tareas en las que el orden y el tiempo son críticos para el éxito de sus operaciones. Las redes de comunicaciones que permiten controlar el tiempo de transferencia son llamadas deterministas (como las redes TSN – Time-Sensitive Networks).
Estas redes son esenciales para, por ejemplo, garantizar retardos de comunicación acotados y que no se pierdan datos en las comunicaciones, lo que podría acarrear graves consecuencias en algunas aplicaciones. En este sentido, y para que estas redes deterministas sean más observables y resilientes, en la UGR se ha implementado un componente software distribuido entre nodos de red TSN para observar y monitorizar los tiempos empleados en las transferencias en flujos de datos críticos, lo que permite que se puedan detectar degradaciones en el rendimiento de la red durante su funcionamiento normal.
Además, se ha desarrollado una tecnología que permite la planificación dinámica (en línea) de los flujos de datos, adaptándolos a las condiciones del tráfico de red, para garantizar así sus requisitos de entrega.
En qué otros campos se pueden aplicar estas redes de comunicación
La precisión en la sincronización y la capacidad de reorganización del flujo de datos sin interrumpir el funcionamiento normal de los sistemas es de gran interés en numerosos dominios de aplicación como por ejemplo las redes de comunicaciones en centros de datos, el diseño de los sistemas de control en grandes infraestructuras industriales y científicas, y la robótica.
Para adaptarse a estas distintas aplicaciones, la tecnología desarrollada funciona bajo distintos perfiles, dando prioridad a algunos factores dependiendo del caso de uso. Por ejemplo, en automóviles puede ser prioritario que los tiempos de transmisión sean lo más bajos posible por razones de seguridad, mientras que en otros entornos IoT industriales podría ser prioritario que se transmita la mayor cantidad de datos posible siempre que el tiempo de transferencia sea predecible y esté acotado.
Infraestructura científica para el acelerador de partículas IFMIF-DONES
La infraestructura científica que se construye actualmente en Escúzar para el acelerador de partículas IFMIF-DONES presenta retos en su diseño que exigen sincronización muy precisa. Se ha estudiado la aplicabilidad de estas redes deterministas en los sistemas de control (que en situaciones críticas pueden requerir la activación de mecanismos de protección enviando señales que se generan para indicar qué acciones deben realizarse para evitar posibles daños), y también se han realizado estudios para utilizar estas redes TSN en un entorno de alta radiación en el que no pueden trabajar personas y por lo tanto, el trabajo será desarrollado por robots que llevarán a cabo manipulación remota (remote handling) de herramientas y piezas.
Se han planteado diferentes ejemplos de mantenimiento remoto en los que es crucial que los retardos de los comandos a los robots y sus respuestas sean mínimos y acotados. Los desarrollos realizados por los investigadores de la UGR permiten que los operadores realicen de forma remota tareas complejas, gracias a la coordinación muy precisa entre los diferentes robots y sistemas de control.
La participación de la Universidad de Granada en el proyecto DAIS ha servido para desarrollar varias tesis doctorales de las que tres de ellas se defenderán este año. La investigación se ha desarrollado en el seno del grupo de investigación en Circuitos y Sistemas para Procesamiento de la Información, reconocido como grupo competitivo por la Junta de Andalucía desde 1995, integrado en la Unidad Temática de Investigación ACASES (Advanced Computing Architectures and Smart Embedded Systems) del Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones de la Universidad de Granada (CITIC-UGR). Se trata de un grupo de investigación muy comprometido con la trasferencia de conocimiento.
