Diseño del sistema y optimización de la eficiencia de agarre para un sistema de clasificación de residuos multirrobot
Autores: Engelen, Bart; Teck, Sander; Peeters, Jef R.; Kellens, Karel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
La transición hacia una economía circular, como se describe en el Pacto Verde de la Unión Europea, requiere el desarrollo de industrias dedicadas al reciclaje y la recuperación de materiales. En este contexto, el reciclaje de plásticos y residuos de envases es fundamental para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los sistemas tradicionales de recogida y colocación enfrentan desafíos significativos cuando se aplican a flujos de residuos heterogéneos debido a la variabilidad en la forma, peso y propiedades de los materiales procesados. Para abordar estos desafíos, esta investigación propone una heurística para optimizar el uso de múltiples sistemas de agarre dentro de un sistema de clasificación multirobot y multigrapple, con el objetivo de maximizar tanto la eficiencia de clasificación como las tasas de recuperación en el reciclaje de residuos de envases de plástico (PPW). Por lo tanto, el rendimiento de los agarres en objetos, materiales y formas específicas de PPW se evalúa cuantitativamente midiendo la eficiencia del agarre. Esta eficiencia de agarre se incorpora en la heurística de programación propuesta y se utiliza para asignar los objetos de PPW a los diferentes robots disponibles, teniendo en cuenta la posición del objeto con respecto al robot y el agarre instalado en el robot. Esta heurística se evalúa y se compara a través de simulaciones considerando el diseño del sistema de clasificación y la composición del flujo de residuos basado en una instalación de reciclaje de materiales robóticos portátil del mundo real. Los hallazgos demuestran mejoras sustanciales en la eficiencia de recogida de hasta un 3.6% y tasas de recogida de hasta un 37.5%, subrayando el potencial de los algoritmos heurísticos avanzados en los sistemas de clasificación de residuos robóticos. El trabajo futuro se centrará en perfeccionar los diseños de agarres y explorar algoritmos predictivos para mejorar aún más las tasas de éxito del agarre.
Descripción
La transición hacia una economía circular, como se describe en el Pacto Verde de la Unión Europea, requiere el desarrollo de industrias dedicadas al reciclaje y la recuperación de materiales. En este contexto, el reciclaje de plásticos y residuos de envases es fundamental para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los sistemas tradicionales de recogida y colocación enfrentan desafíos significativos cuando se aplican a flujos de residuos heterogéneos debido a la variabilidad en la forma, peso y propiedades de los materiales procesados. Para abordar estos desafíos, esta investigación propone una heurística para optimizar el uso de múltiples sistemas de agarre dentro de un sistema de clasificación multirobot y multigrapple, con el objetivo de maximizar tanto la eficiencia de clasificación como las tasas de recuperación en el reciclaje de residuos de envases de plástico (PPW). Por lo tanto, el rendimiento de los agarres en objetos, materiales y formas específicas de PPW se evalúa cuantitativamente midiendo la eficiencia del agarre. Esta eficiencia de agarre se incorpora en la heurística de programación propuesta y se utiliza para asignar los objetos de PPW a los diferentes robots disponibles, teniendo en cuenta la posición del objeto con respecto al robot y el agarre instalado en el robot. Esta heurística se evalúa y se compara a través de simulaciones considerando el diseño del sistema de clasificación y la composición del flujo de residuos basado en una instalación de reciclaje de materiales robóticos portátil del mundo real. Los hallazgos demuestran mejoras sustanciales en la eficiencia de recogida de hasta un 3.6% y tasas de recogida de hasta un 37.5%, subrayando el potencial de los algoritmos heurísticos avanzados en los sistemas de clasificación de residuos robóticos. El trabajo futuro se centrará en perfeccionar los diseños de agarres y explorar algoritmos predictivos para mejorar aún más las tasas de éxito del agarre.