Un Robot Utiliza El Tacto, En Lugar De La Vista, Para Manipular Y Girar Objetos
Científicos de la Universidad californiana de San Diego han desarrollado un novedoso método, inspirado en la destreza humana, que permite a una mano robot girar objetos únicamente mediante el tacto, eliminando la necesidad de la visión.
El equipo equipó una mano robótica de cuatro dedos con 16 sensores táctiles en la palma y los dedos. Estos sensores táctiles de bajo coste y baja resolución, que cuestan unos 12 dólares cada uno, pueden determinar si un objeto está en contacto con ellos o no, proporcionando señales binarias sencillas. Esta información táctil sirve a la mano robótica para girar suavemente una amplia gama de objetos, como juguetes pequeños, latas, frutas y verduras, sin dañarlos.
Permitir que los robots manipulen objetos en condiciones de poca luz y visión limitada
Esta técnica innovadora resulta prometedora para permitir a los robots manipular objetos en la oscuridad o en entornos donde la percepción visual es limitada. El equipo presentó su trabajo en la 2023 Robotics: Conferencia de Ciencia y Sistemas 2023, destacando las aplicaciones potenciales de su método rotacional basado en el tacto.
En contraposición a otros enfoques que se basan en unos pocos sensores táctiles de alta resolución colocados en la punta de los dedos, este método dispersa muchos sensores de bajo coste por una zona más amplia de la mano robótica, lo que ofrece ventajas y versatilidad únicas.Xiaolong Wang, profesor especializado en ingeniería eléctrica e informática de la UC (Universidad de California, San Diego) e investigador principal de este estudio, ha señalado varios problemas con los métodos actuales de manipulación robótica de manos.
Desafíos en la detección y percepción de manos robóticas
Para empezar, el uso de un número limitado de sensores en la mano robótica reduce la probabilidad de contacto con los objetos, lo que restringe la capacidad del sistema para percibir su entorno. Por otro lado, la complejidad y el coste de simular sensores táctiles de alta resolución que proporcionen información sobre texturas los hacen poco prácticos para los experimentos en el mundo real. Por último, muchos de los enfoques existentes dependen en gran medida de la información visual.
Para resolver estos problemas, Wang y su equipo de investigación proponen una solución sencilla. Demuestran que la información detallada sobre la textura de un objeto es innecesaria para la tarea en cuestión. En cambio, descubren que las señales binarias que indican si los sensores han hecho contacto con el objeto o no son suficientes y mucho más fáciles de simular e implementar en escenarios del mundo real.
Las ventajas de una amplia gama de sensores táctiles binarios para la rotación robótica de objetos
Según los investigadores, el uso de una amplia gama de sensores táctiles binarios proporciona datos suficientes sobre la estructura tridimensional y la orientación del objeto, lo que permite a la mano robótica rotar objetos con eficacia sin depender de señales visuales.
El sistema se entrena mediante simulaciones de una mano robótica virtual que manipula diversos objetos, incluidos los de forma irregular. El sistema rastrea qué sensores de la mano entran en contacto con el objeto durante la rotación, junto con las posiciones y movimientos anteriores de las articulaciones de la mano. Con esta información, el sistema guía la manecilla robótica en los movimientos articulares necesarios para los siguientes pasos del proceso de rotación.
Pruebas en la vida cotidiana y rendimiento en la rotación de objetos
Tras un entrenamiento de simulación satisfactorio, los investigadores probaron el sistema con una mano robótica física sobre objetos desconocidos. La mano robótica fue capaz de girar diferentes objetos, como un tomate, un pimiento, una lata de mantequilla de cacahuete y un patito de goma de juguete (el más difícil por su forma), sin detenerse ni perder el agarre. Aunque los objetos con formas más complejas requerían más tiempo de rotación, la mano robótica era capaz de girarlos alrededor de distintos ejes.
En el futuro, Wang y su equipo planean ampliar su método para abordar tareas de manipulación más complejas, como permitir que las manos robóticas atrapen, lancen y hagan malabarismos con objetos. El objetivo final es dotar a los robots de destreza en las manos, una habilidad que los humanos tienen por naturaleza pero que a los robots les cuesta mucho dominar.
Conseguirlo ampliaría enormemente el abanico de tareas que pueden realizar los robots. El documento de investigación titulado “Rotar sin ver: Towards In-hand Dexterity through Touch”, en el que aparecen como coautores Binghao Huang y Yuzhe Qin, de la Universidad de California en San Diego, y Zhao-Heng Yin y Qifeng Chen, de la HKUST, el asterisco indica que han contribuido a partes iguales al trabajo.
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