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La robótica en la construcción como tema de investigación

04/08/2020
La Arq. Cynthia Brosque dedica su investigación doctoral a los procesos constructivos asistidos por robots y su aplicación en la arquitectura.

Cynthia Brosque es Arquitecta graduada de la Universidad ORT Uruguay, Master of Science y candidata a PhD de Stanford University (Estados Unidos). Desde que cursaba sus estudios en la Facultad de Arquitectura se interesó por los procesos constructivos y por los métodos de investigación aplicados a la arquitectura.

Durante su formación, se ha dedicado a la construcción de su propia definición de arquitectura. Integra conocimientos constructivos, técnicos y compositivos para crear propuestas innovadoras, que sean capaces de transformar la industria de la construcción tal como la conocemos en la actualidad.

Hace algunas semanas participó en el seminario Robótica en la Industria de la Construcción, organizado por el Consejo Departamental de Lima, Perú, en el que presentó los avances de la investigación que realiza en el Center for Integrated Facility Engineering (CIFE).

¿Cómo llegaste a participar en el CIFE Stanford?

El Center for Integrated Facility Engineering (CIFE) desarrolla y prueba métodos de ingeniería y gestión de obra, para abordar desafíos como la escasez de mano de obra y la baja productividad, en todos los aspectos de la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción. El Centro funciona como un laboratorio de investigación para estudiantes de doctorado dentro de la Cátedra de Ingeniería Civil y Ambiental.

Al terminar la carrera de Arquitectura en ORT, empecé a buscar programas en el exterior para desarrollarme en el sector técnico de la construcción. Apliqué al Máster de Ingeniería Civil y Ambiental en Stanford University, que junto al de UC Berkeley, son los mejores del país en el área civil y de construcción. Luego de graduarme del Máster, continué hacia el doctorado trabajando en investigaciones dentro del marco del CIFE. La investigación que realiza el CIFE tiene un carácter multidisciplinar de diseño, construcción y gerencia de obra, con una tradición de más de tres décadas siendo pioneros en el desarrollo de tecnologías y estándares para la construcción. Un aspecto que lo diferencia de otros laboratorios es su colaboración directa con líderes en la industria y la posibilidad de aplicar los avances teóricos en proyectos de construcción.

¿Cómo llegaste a interesarte en un área tan específica de la disciplina como la robótica en la construcción?

Los programas tanto de Máster como de Doctorado, requieren clases obligatorias del Departamento (Ingeniería Civil), pero también brindan la oportunidad de tomar clases de cualquier otra escuela de Stanford. Esta universidad es reconocida por su programa de Ingeniería en Computación (Computer Science) y en 2017 comencé mi Máster un cuatrimestre antes tomando clases en esta área.

Poco después, tuve la oportunidad de trabajar en un proyecto de investigación con una empresa constructora noruega, que había utilizado un robot para perforar hormigón. Esta solución mejoró la calidad de trabajo y la productividad en obra gracias a la automatización del proceso constructivo y disparó mi interés para seguir estudiando el tema hacia el doctorado.

Hasta la fecha he tomado clases de Machine Learning, Introducción a la Robótica, y Robótica Experimental que me permitieron realizar colaboraciones con profesores del área de Ingeniería en Computación.

¿Puedes explicar brevemente en qué consiste la investigación en la que estás trabajando actualmente?

Se titula REF - Robotics Evaluation Framework. Estoy desarrollando un modelo que permite evaluar el rendimiento de un robot en una obra, de acuerdo con el impacto en la seguridad, calidad, productividad y costo. Hemos realizado experimentos comparando la producción de robots y de los métodos constructivos tradicionales en tareas como perforación de hormigón, instalación de paneles de yeso, y el replanteo de muros interiores.

En los últimos años, el desarrollo técnico en computación, memoria, e Inteligencia Artificial, combinado con el uso incremental de Building Information Models (BIM) en la construcción, ha generado nuevos startups e investigación en robótica para la construcción. A medida que estos nuevos métodos de construcción se empiezan a probar y adoptar en obras, los departamentos de innovación en las empresas constructoras se ven en un nuevo rol, analizar el impacto de robótica en un proyecto.

En el CIFE estamos en contacto con los departamentos de R&D (Research and Development) y de innovación de las mejores constructoras del mundo que nos otorgan acceso a sus proyectos. Algunas empresas incluso tienen su propio brazo de CVC (Corporate Venture Capital) para invertir en startups y tecnologías de interés. De cierta forma, junto con estas empresas, Stanford puede aportar el marco teórico y la validación científica de estas innovaciones.

¿Cómo te ha ayudado tu formación como arquitecta de la Universidad ORT Uruguay?

Estoy muy agradecida con los profesores de la Cátedra de Estructuras. Tuve el privilegio de trabajar con Daniel Chamlian en su estudio de cálculo estructural durante la carrera, luego de ser su alumna. En el estudio de Daniel conocí a su padre, Haroutun, que me enseñó el valor de ser metódico al afrontar nuevos problemas constructivos.

Por otro lado, la Arq. Laura Moya PhD me introdujo al mundo de la investigación. Laura me abrió las puertas apenas le expresé mi interés por su trabajo, permitiéndome formar parte de su equipo en la investigación de diseño, cálculo, y construcción en estructuras de madera con el Instituto de Ensayo de Materiales (FING). Estas dos experiencias marcaron mi formación en ORT y me ayudaron en este camino.

¿Cómo han recibido las empresas constructoras la implementación de robots en sus tareas habituales?

Al comienzo es un desafío, porque existe un gran mito sobre la amenaza de que el robot reemplace al trabajador. Sin embargo, en nuestros casos de estudio el robot complementa la tarea de los trabajadores, de la misma forma que hoy utilizamos una grúa o un montacarga. Ninguna de estas máquinas reemplazó al trabajador; o bien requieren un operador que regenera el puesto de trabajo, o son robots que están limitados a realizar un porcentaje de la tarea.

¿Qué particularidades tienen los robots para la construcción?

Los robots para construcción tienen complejidades adicionales comparados a los robots o maquinarias utilizados en otras industrias -como la automovilística- porque deben realizar tareas en ambientes no estructurados, que cambian todos los días, y requieren movilidad e interacción con personas.

¿En qué actividades del proceso puede ser implementada la robótica?

Podemos dividirlos en áreas como monitoreo de progreso, terminaciones interiores, y robots exteriores. Por ejemplo, hemos observado robots para escanear la obra, instalar paneles de yeso y atar barras de acero estructural.

¿En cuánto tiempo podrían implementarse los robots en las construcciones?

Si bien la robótica en construcción parece un tema distante en el futuro, hoy en día ya existen robots que se están implementando en construcción. En Japón, por ejemplo, este tema se ha discutido e implementado desde la década del 80 para atender a la falta de personal en el área de construcción y atraer nuevas generaciones al oficio debido al uso de estas tecnologías.

Más recientemente, Estado Unidos y Europa están desarrollando y adoptando robots en obra. En Perú, donde realizamos la conferencia sobre robótica en construcción para el Capítulo de Ingeniería Civil de Lima, observamos un gran interés para aplicar robots en obras de infraestructura, como proyectos de minería. De la región latinoamericana, Perú ha sido el pionero en Virtual Design and Construction, sentado la base para automatizar procesos de construcción. Chile y Brasil ya tienen iniciativas para utilizar BIM en proyectos públicos, un proceso recomendado para facilitar el uso de robots en construcción.