As¨ª es el robot que cambia su propia forma seg¨²n la tarea que ejecute

Las innovaciones en el mundo de la rob¨®tica se suceden de manera fren¨¦tica. Tres de los retos que m¨¢s fascinan en la actualidad a la comunidad cient¨ªfica son conseguir que las m¨¢quinas act¨²en cada vez m¨¢s aut¨®nomamente, ejerzan m¨²ltiples tareas y se adapten a ambientes diferentes. Un grupo de investigadores estadounidenses ha desarrollado por primera vez un prototipo de robot capaz de las tres cosas al mismo tiempo. Este modelo puede cumplir acciones en un entorno desconocido, por ejemplo, identificar un objeto, recogerlo y llevarlo a una zona designada o subir unas escaleras para depositar un sobre en una caja, tras configurar su arquitectura seg¨²n el objetivo que se le ha pedido y los obst¨¢culos que se encuentra. As¨ª lo demuestran tres experimentos descritos en un estudio publicado este mi¨¦rcoles en Science Robotics.

¡°Puede haber robots capaces de subir muy bien unas escaleras, pero que no sabr¨ªan pasar por una hendidura¡±, pone como ejemplo en teleconferencia desde EE UU uno de los autores, Jonathan Daudelin de la Cornell University (estado de Nueva York). Para superar este problema, desde hace unos 25 a?os, distintos grupos de investigaci¨®n exploran c¨®mo usar unos robots definidos modulares, agrega Mark Yim, coautor y docente en la Universidad de Pennsylvania. ¡°Estas m¨¢quinas son sistemas formados por elementos rob¨®ticos repetidos (m¨®dulos) que son en s¨ª robots, pero pueden conectarse uno con otro para crear estructuras diferentes con funcionalidades distintas¡±, explica Tarik Tosun, otro coautor y exalumno de Yim. Esta caracter¨ªstica los hace ¡°muy vers¨¢tiles y flexibles¡±, agrega.

Daudelin asegura que, gracias a esa capacidad, los robots modulares ¡°tienen el potencial de adaptarse a lo que perciben en su entorno¡±. El investigador a?ade que eso ¡°funciona muy bien para sistemas aut¨®nomos en ambientes desconocidos¡±, a?ade. ?Estas consideraciones han llevado a ¨¦l y a sus compa?eros a dise?ar un sistema central inteligente que integra algoritmos y sensores capaces de gobernar la acci¨®n de unos m¨®dulos rob¨®ticos c¨²bicos y modificarla seg¨²n cambie la percepci¨®n de lo que lo rodea, explica Daudelin. El resultado es el primer prototipo que puede reconfigurar su forma, por ejemplo, pasar de veh¨ªculo de exploraci¨®n a m¨¢quina recolectora de objetos, y adaptarse a distintas tareas sin control humano.

Tres pruebas

En el art¨ªculo publicado este mi¨¦rcoles, los autores describen tres pruebas. En la primera, el robot ten¨ªa asignada la tarea de encontrar dos peque?os objetos, uno de color rosa y uno verde, colocados en una habitaci¨®n entre distintos obst¨¢culos. El objetivo final era recogerlos y llevarlos a una zona marcada en azul, ubicada en otro punto del cuarto. En el segundo, ten¨ªa que depositar otro objeto en una caja colocada encima de unas escaleras. El tercer experimento preve¨ªa que el robot colocara una pegatina en un punto de una caja marcado en rosa. ?

Para conseguir estos objetivos, la m¨¢quina deb¨ªa explorar el entorno con sus c¨¢maras y sensores, dise?ar un mapa 3D de ese ambiente y decidir c¨®mo configurar los m¨®dulos, cada uno dotado de elementos como ruedas e imanes, de la forma m¨¢s eficaz para solucionar la misi¨®n designada. Los m¨®dulos pueden desconectarse del eje central del robot y moverse libremente seg¨²n le indique el sistema inteligente instalado en ¨¦l a trav¨¦s de una conexi¨®n wi-fi. La acci¨®n de reconfiguraci¨®n de un m¨®dulo tard¨® en completarse alrededor de un minuto, aseguran los autores de los experimentos. En anteriores pruebas realizadas en otros estudios, pod¨ªa tardar entre cinco y 15 minutos, contrastan.

¡°El algoritmo se basa en una ¡°biblioteca¡± de comportamientos y posibles conformaciones del robot¡±, explica Daudelin. ¡°Cada registro representa una acci¨®n, como moverse o agarrar un objeto, correspondiente con la forma requerida y las condiciones del entorno necesarias para ejecutar esa acci¨®n¡±, detalla.

Una misi¨®n dif¨ªcil

Lograr que los robots modulares sean aut¨®nomos es un objetivo de gran complejidad, aseguran los autores. ¡°Una gran diferencia con respecto a robots de una sola forma es que hay m¨²ltiples elementos rob¨®ticos, en nuestro caso muchos, independientes uno del otro¡±, explica Daudelin. ¡°Por eso hay muchas m¨¢s posibilidades de error. Si un elemento falla, puede que se descoloque todo el sistema¡±, asegura. Tosun recuerda que el algoritmo que regula la m¨¢quina tiene que elegir ¡°no solo qu¨¦ va a hacer, sino tambi¨¦n qu¨¦ forma va a asumir para completar su tarea¡±. ?

El ingeniero cuenta que, durante las pruebas, notaron muchas situaciones en las que el robot ¡°no hac¨ªa exactamente lo que estaba previsto¡± y que algunas acciones necesitaban en su planificaci¨®n ¡°mucha m¨¢s fortaleza ante la posibilidad de fallar¡± que otras, porque se pon¨ªan en pr¨¢ctica con m¨¢s frecuencia. Por todas esas razones, Daudelin cree que a¨²n faltan a?os de investigaci¨®n antes de que un robot con esas caracter¨ªsticas sea disponible en el mercado. ¡°Se necesitan muchas mejoras en la tecnolog¨ªa para aumentar la solidez y las habilidades de reconfiguraci¨®n de los robots modulares¡±, considera.

Pese a las dificultades, los creadores del nuevo prototipo aseguran que los robots modulares aut¨®nomos podr¨ªan ser ¨²tiles en sectores como las operaciones de b¨²squeda y rescate o en acciones militares. ¡°En estas aplicaciones, el robot podr¨ªa encontrarse una variedad de terrenos distintos y otros entornos desconocidos que requieren la transformaci¨®n de su forma para adaptarse¡±, afirma Dudelain. En misiones militares, agrega, se puede sumar el inconveniente de que los explosivos da?en partes de una m¨¢quina. ¡°Un robot modular puede tener una ventaja, porque solo se necesitar¨ªa cambiar los m¨®dulos da?ados y no la estructura entera¡±, explica. Su compa?ero Tarik Tosun asegura que tambi¨¦n podr¨ªan ayudar en tareas dom¨¦sticas diarias.