Los ingenieros están trabajando actualmente en el desarrollo de un robot humanoide de dos piernas que sea capaz de ejercer fuerza y empujar contra algo mientras mantiene el equilibrio. Un equipo del MIT y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han encontrado con éxito una forma de controlar el equilibrio en un robot teleoperado. Esto jugará un papel fundamental para lograr que los humanoides completen tareas de alto impacto en entornos difíciles.
El robot creado por el equipo tiene un «torso mecanizado y dos piernas». Pueden controlar el robot de forma remota a través de un humano que usa un chaleco que transmite información sobre el movimiento del humano y las fuerzas de reacción del suelo.
El operador humano puede controlar la locomoción del robot, y el chaleco también permite que el humano sienta los movimientos del robot. Por ejemplo, el humano sentirá un tirón en el chaleco si el robot comienza a caerse o a perder el equilibrio. Esto le permite al humano reajustar y estabilizar el robot.
En los experimentos y pruebas que se llevaron a cabo, los humanos pudieron mantener con éxito el equilibrio del robot, incluso mientras saltaba y caminaba en el mismo lugar que el humano.
Joao Ramos, un postdoctorado del MIT, desarrolló el nuevo enfoque.
“Es como correr con una mochila pesada: puedes sentir cómo la dinámica de la mochila se mueve a tu alrededor y puedes compensar adecuadamente”, dice. “Ahora, si quieres abrir una puerta pesada, el humano puede ordenarle al robot que arroje su cuerpo hacia la puerta y la abra, sin perder el equilibrio”.
Ramos es actualmente profesor asistente en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y publicó el estudio en Science Robotics. Sangbae Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, es el coautor del estudio.
La investigación también fue financiada en parte por Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. y Naver Labs Corporation.
Trabajo prioritario
Kim y Ramos desarrollaron previamente el robot de dos patas HERMES (para Mecanismos robóticos y sistemas electromecánicos altamente eficientes), y también trabajaron en métodos que lo hicieron capaz de imitar a un operador a través de la teleoperación. Según los investigadores, esta forma de operación tiene ventajas humanísticas.
“Debido a que tienes una persona que puede aprender y adaptarse sobre la marcha, un robot puede realizar movimientos que nunca antes había practicado [via teleoperation]”, dice Ramos.
HERMES pudo realizar ciertas acciones, como verter café en una taza, cortar leña con un hacha y usar un extintor para apagar un incendio. Estas acciones requieren el uso de la parte superior del cuerpo del robot, y los algoritmos hacen coincidir la posición de las extremidades del robot con la del operador. La única razón por la que HERMES pudo realizar acciones de alto impacto fue porque se estableció en su lugar, lo que hace que sea mucho más fácil mantener el equilibrio. Dar cualquier paso probablemente habría resultado en que el robot se cayera.
“Nos dimos cuenta de que para generar grandes fuerzas o mover objetos pesados, no bastaría con copiar los movimientos, porque el robot se caería fácilmente”, dice Kim. “Necesitábamos copiar el balance dinámico del operador”.
pequeño Hermes
El equipo desarrolló Little HERMES, que es una versión en miniatura del original. El robot tiene aproximadamente un tercio del tamaño de un adulto humano promedio. Fue creado con un torso y dos piernas, y fue desarrollado específicamente para probar acciones que dependen de la parte inferior del cuerpo, incluida la locomoción y el equilibrio.
El pequeño HERMES utiliza la teleoperación y el operador usa un chaleco que se usa para controlar el robot.
Imitar los movimientos humanos era una cosa, pero imitar el equilibrio es más difícil. El equipo identificó que el equilibrio contiene dos aspectos principales, el centro de masa de una persona y su centro de presión.
Ramos descubrió que el equilibrio de una persona está determinado por el centro de masa en relación con el centro de presión.
Después de condensar los datos y desarrollar varios modelos, comenzaron a realizar pruebas. Eventualmente encontraron un modelo para usar en Little HERMES.
El pequeño HERMES podía ser controlado a través del chaleco y Ramos podía sentir los movimientos del robot. Una de las pruebas implicó que el pequeño HERMES fuera golpeado por un martillo, y Ramos sintió que el chaleco se sacudía en la dirección en que se movía el robot. Como Ramos resistió el movimiento, el robot lo siguió, lo que le permitió mantener el equilibrio y evitar caerse.
Kim y Ramos planean seguir trabajando en el desarrollo de un humanoide de cuerpo completo. Esperan que algún día pueda operar en una zona de desastre, ayudando en las misiones de rescate.
“Ahora podemos abrir puertas pesadas o levantar o lanzar objetos pesados, con una comunicación equilibrada adecuada”, dice Kim.