Robótica para mejorar el reciclaje de calzado
Autores: Alexis Azorín, Pedro Manuel López y Eduardo Calabuig. INESCOP
El reciclaje del calzado es una problemática creciente y urgente en la actualidad. Cada año se producen más de 22 000 millones de pares de zapatos en todo el mundo, aunque menos del 5 % de los producidos son reciclados adecuadamente. Uno de los principales hándicaps es la separación de los materiales. Por ello, INESCOP, en el marco del proyecto DIS4REC, el cual cuenta con la financiación de Ivace+i, investiga soluciones robóticas que permitan la separación óptima de los materiales para un posterior reciclaje.
La industria del calzado enfrenta una gran cantidad de presiones, tanto ambientales como regulatorias, procedentes de los distintos gobiernos a causa del consumo masivo que provoca el cambiante mundo de la moda. La legislación actual exige a las empresas productoras adoptar prácticas sostenibles durante el proceso de fabricación de calzado y su etapa de eliminación posconsumo.
Sin embargo, la combinación de materiales como cuero, polímeros, metales y adhesivos utilizados en la producción de calzado representan un desafío importante para los procesos de reciclaje actuales.
Para ello, INESCOP está inmerso en el desarrollo de soluciones tecnológicas avanzadas para abordar el desensamblado de calzado. El objetivo del proyecto DIS4REC es separar el piso del corte de forma óptima para mejorar el proceso de reciclaje y la valorización de sus materiales, obteniendo así una pureza mayor en los materiales resultantes tras el proceso de reciclado.
Los diferentes componentes y uniones de un zapato
Para poder entender la complejidad del problema es necesario conocer los componentes del calzado y las distintas maneras en las que el piso y el corte se pueden unir para formar el calzado:
• Corte: incluyen cuero natural y sintético, textiles como algodón y poliéster, además de otros materiales más técnicos que varían según el tipo de calzado.
• Piso: compuestos principalmente por polímeros como caucho, poliuretano (PU), EVA y termoplásticos, seleccionados según las capacidades técnicas o de confort que se busquen en cada modelo.
Piso y corte se unen mediante distintas técnicas diseñadas para garantizar la durabilidad y el confort del calzado, características que en muchos casos dificulta su separación. Esta unión puede realizarse mediante pegado (método más común y extendido), cosido (utilizado tradicionalmente en la industria), vulcanizado (dirigido a los modelos más exigentes en materia de seguridad) o la combinación de pegado y cosido, ya sea por estética o necesidades funcionales concretas.
El reto principal en el desensamblado de piso y corte radica en que la mayoría de estas uniones están diseñadas para ser duraderas, lo que hace que su separación sea costosa, lenta y, en la mayoría de los casos, destructiva para los materiales.
Diferentes métodos de separación
El proyecto DIS4REC plantea dos enfoques robóticos distintos para afrontar este reto de desensamblado.
• Desensamblado por corte: mediante un sistema que combina visión artificial e inteligencia artificial (IA) se detecta la unión entre piso y corte para que el robot realice una división precisa de esta unión mediante una cuchilla dentada rotatoria situada en el brazo robótico.
• Desensamblado por fuerza: mediante la firme sujeción del piso y el corte, el robot aplica la suficiente fuerza en direcciones opuestas como para romper la unión presente entre ambas partes del calzado y así, separarlas de la manera más limpia posible.
Implementar la visión artificial
Para el correcto desarrollo de estos métodos de desensamblado es necesario un sistema que aporte información del mundo real, en este caso, del zapato que se quiera desensamblar. Para ello, el proyecto DIS4REC trabaja en el desarrollo de algoritmos de visión artificial basados en IA.
Inicialmente, estos algoritmos buscan detectar el zapato para su manipulación mediante un modelo de IA capaz de segmentar los objetos. Es el caso de YOLO (You Only Look Once), el cual, mediante un reentrenamiento a partir de una gran cantidad de imágenes de calzado, logra obtener la porción de la imagen correspondiente al zapato.
Posteriormente, gracias a un modelo de segmentación desarrollado por Meta, llamado SAM (Segment Anything Model), y un ajuste óptimo de sus parámetros, es posible detectar la parte del zapato que corresponde al piso y la que corresponde al corte.
Dada la necesidad de manipulación con un robot, estas imágenes se toman con cámaras RGBD, las cuales obtienen información 3D de lo que observan y permiten obtener la trayectoria donde el robot realiza el corte que separa ambas partes del zapato.
Todas las innovaciones empleadas en el proyecto mejoran la eficiencia del desensamblado, reduciendo significativamente el margen de error y los tiempos de procesamiento.
Ecodiseño hacia el futuro
Una de las líneas de investigación llevada a cabo durante el proyecto se enfoca en desarrollar futuros métodos de separación que simplifiquen el proceso y mejoren los resultados de recuperación de componentes en calzado.
El ecodiseño plantea abordar el problema desde la raíz, integrando los principios de sostenibilidad en las fases de diseño y producción. Un ejemplo de ecodiseño lo tenemos en algunos modelos de calzado deportivo. Estos prescinden de adhesivos durante su ensamblado, sustituyéndolos por un novedoso sistema de cuerdas que mantienen unidos el piso y el corte sin estar cosidos, lo cual facilita la separación de las partes.
Otra de las tecnologías emergentes más prometedoras son los adhesivos desmontables, activados por estímulos externos para facilitar la separación de materiales. Esta tecnología permite mantener los estándares de calidad y procesos de fabricación actuales en la industria, lo cual favorece su introducción en la mayoría de las fábricas de calzado. Aunque la aplicación de adhesivos con propiedades de adhesión a demanda se encuentra en fase experimental, ya se han desarrollado al respecto diversos proyectos en INESCOP con resultados prometedores que la sitúan como una solución de gran potencial a futuro.
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Categoría: Actualidad
