Ingenieros trabajan en un robot humanoide de dos piernas

Los ingenieros están trabajando actualmente en el desarrollo de un robot humanoide de dos piernas que es capaz de ejercer fuerza y empujar contra algo mientras mantiene su equilibrio. Un equipo del MIT y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ha encontrado una forma de controlar el equilibrio en un robot teleoperado. Esto jugará un papel crucial para que los humanos completen tareas de alto impacto en entornos difíciles.

El robot creado por el equipo tiene un “torsó maquinado y dos piernas”. Pueden controlar el robot de forma remota a través de un ser humano que lleva un chaleco que transmite información sobre el movimiento y las fuerzas de reacción del suelo del ser humano.

El operador humano puede controlar la locomoción del robot, y el chaleco también permite que el ser humano sienta los movimientos del robot. Por ejemplo, el ser humano sentirá un tirón en el chaleco si el robot comienza a caerse o pierde su equilibrio. Esto permite que el ser humano se readapte y estabilice al robot.

En los experimentos y pruebas que se llevaron a cabo, los seres humanos pudieron mantener con éxito el equilibrio del robot, incluso mientras saltaba y caminaba en el lugar con el ser humano.

Joao Ramos, un becario postdoctoral del MIT, desarrolló el nuevo enfoque.

“Es como correr con una mochila pesada: puedes sentir cómo se mueven las dinámicas de la mochila alrededor de ti, y puedes compensar adecuadamente”, dice. “Ahora, si quieres abrir una puerta pesada, el ser humano puede ordenar al robot que lance su cuerpo contra 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 apoyada en parte por Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. y Naver Labs Corporation.

Trabajo previo

Kim y Ramos desarrollaron previamente el robot de dos piernas HERMES (para Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), 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 humanas.

“Porque tienes a una persona que puede aprender y adaptarse al vuelo, un robot puede realizar movimientos que nunca ha practicado antes [a través de la teleoperación]”, dice Ramos.

HERMES pudo realizar ciertas acciones como verter café en una taza, cortar madera con un hacha y usar un extintor para apagar un incendio. Estas acciones requieren el uso del cuerpo superior del robot, y los algoritmos coinciden con la posición de los miembros 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 hecho que el robot se cayera.

“Nos dimos cuenta de que para generar fuerzas altas o mover objetos pesados, simplemente copiar los movimientos no sería suficiente, porque el robot se caería fácilmente”, dice Kim. “Necesitábamos copiar el equilibrio dinámico del operador”.

Little Hermes

El equipo desarrolló Little HERMES, que es una versión en miniatura del original. El robot es aproximadamente un tercio del tamaño de un adulto humano promedio. Fue creado con un torso y dos piernas, y se desarrolló específicamente para probar acciones que dependen del cuerpo inferior, incluyendo la locomoción y el equilibrio.

Little HERMES utiliza la teleoperación, y el operador lleva un chaleco que se utiliza para controlar al robot.

Imitar los movimientos del ser humano fue una cosa, pero imitar el equilibrio es más difícil. El equipo identificó el equilibrio como que contiene dos aspectos principales, el centro de masa de una persona y su centro de presión.

Ramos encontró que el equilibrio de una persona se determina 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. Finalmente encontraron un modelo para usar en Little HERMES.

Little HERMES pudo ser controlado a través del chaleco, y Ramos pudo sentir los movimientos del robot. Una de las pruebas involucró a Little HERMES siendo golpeado con un martillo, y Ramos sintió que el chaleco se movió en la dirección en que el robot se movió. A medida que Ramos resistió el movimiento, el robot siguió, lo que le permitió mantener su equilibrio y evitar caerse.

Kim y Ramos planean seguir trabajando en el desarrollo de un robot humanoide de cuerpo completo. Esperan que un día pueda operar en una zona de desastre, ayudando en misiones de rescate.

“Ahora podemos abrir puertas pesadas o levantar o lanzar objetos pesados, con una comunicación de equilibrio adecuada”, dice Kim.