Conseguir robots capaces de moverse sin dificultad como los humanos
Los robots humanoides serán mucho más habituales en los próximos años. Sin embargo, muchos siguen moviéndose de una manera bastante robótica, en comparación con los humanos a los que emulan. Las personas y los animales se mueven con notable fluidez, a través de patrones naturales de oscilación. Dichos movimientos de bajo consumo, conocidos como «dinámica intrínseca», incluyen el trote natural de los cuadrúpedos al correr y la rigidez muscular al caminar sobre superficies rígidas. En el proyecto M-Runners, financiado con fondos europeos, investigadores del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y la Universidad Técnica de Múnich (TUM) desarrollaron una herramienta capaz de traducir la dinámica intrínseca en sistemas robóticos. La investigación no solo hará que los robots funcionen mejor en la Tierra, sino que ayudará a desarrollar robots para moverse en situaciones difíciles fuera de ella. «Esta investigación se centró en los robots elásticos y cómo diseñarlos y accionarlos con el mínimo esfuerzo de control», explica Alin Albu-Schäffer, que dirige ambos grupos de investigación en el DLR y la TUM. «En el futuro, eso puede contribuir a desarrollar robots muy eficientes desde el punto de vista energético, algo esencial cuando se exploran otros planetas donde el suministro de energía es limitado», añade.
Identificar las oscilaciones de la locomoción
La nueva herramienta de análisis es capaz de averiguar qué movimientos son los más económicos —y eficientes— en un sistema. Se diseñó para identificar las oscilaciones intrínsecas de los sistemas no lineales: aquellos movimientos que pueden producirse sin esfuerzos de actuación en un modelo idealizado. La herramienta puede identificar la dinámica natural de sistemas no lineales muy complejos, entre ellos los de un robot cuadrúpedo BERT, diseñado por Albu-Schäffer en el DLR. A través del proyecto, los equipos identificaron seis patrones de movimiento diferentes para BERT, que son tan sencillos que en un mundo sin fricción no necesitarían ninguna energía para realizarlos. En el robot real, solo hay que compensar las pérdidas de energía debidas a los impactos contra el suelo y a la fricción, pero la coordinación entre extremidades sigue produciéndose sin esfuerzo. Esos movimientos son similares a la marcha de los animales de cuatro patas, como caminar, saltar y trotar.
Identificar y caracterizar la dinámica natural
El resultado más importante fue una mejor comprensión sobre cómo identificar y caracterizar la dinámica natural de los sistemas no lineales. Eso ayudó a diseñar «controladores» de bajo consumo, que apoyan los movimientos intrínsecos de los sistemas robóticos. «De hecho, el concepto de control aplicado en el BERT consiste en reducir al mínimo la entrada de control externo y, en su lugar, confiar en la mecánica del propio sistema», explica Albu-Schäffer. «Las trayectorias no “se fuerzan” en el sistema, sino que apoyan los movimientos naturales a los que el sistema se inclina físicamente», afirma.
Investigaciones sobre robótica en el espacio
La investigación en robótica espacial continúa, y una versión del BERT ya se ha probado en múltiples misiones espaciales. «El robot de nuestro instituto fue controlado por astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional en el marco del proyecto Surface Avatar », señala Albu-Schäffer. «Las misiones investigaron principalmente el aspecto de control remoto del uso de un cuadrúpedo para la exploración espacial, que es igualmente importante para aplicar eventualmente el BERT en un contexto espacial en la Luna o Marte», afirma. Actualmente, el equipo aplica los métodos desarrollados en el proyecto al diseño de un nuevo robot humanoide, que debería correr y moverse con mayor rapidez y eficacia que los robots actuales. Esos robots tendrán aplicaciones en la exploración espacial, pero también en las tareas cotidianas, incluso en el hogar.
Palabras clave
M-Runners, robot, humanoide, movimiento, oscilaciones, locomoción, dinámica natural, robótica, espacio
