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jueves, 1 de diciembre de 2011

Tecnologia de vanguardia: robots mas agiles

Tecnologia de vanguardia: robots mas agiles

Un robot puede ser visto en diferentes niveles de sofisticación, depende de la perspectiva con que se mire. Un técnico en mantenimiento puede ver un robot como una colección de componentes mecánicos y electrónicos; por su parte un ingeniero en sistemas puede pensar que un robot es una colección de subsistemas interrelacionados; un programador en cambio, simplemente lo ve como una máquina ha ser programada; por otro lado para un ingeniero de manufactura es una máquina capaz de realizar un tarea específica. En contraste, un científico puede pensar que un robot es un mecanismo el cuál él construye para probar una hipótesis.

Por definición un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio.


1. PETMAN

PETMAN, es un proyecto de un robot antropomórfico (con cualidades humanas) diseñado por la gente de Boston Dynamics para el Ejército de los Estados Unidos, con el objetivo de servir como unidad de prueba para trajes especiales. El PETMAN no solamente debía desplazarse de forma "real", sino que también debía simular otros aspectos como el sudor y la respiración, los resultados hasta aquí son impresionantes.

Una de las cosas que se ha buscado con especial énfasis es que un robot imite a un humano lo mejor posible, y el movimiento está dentro de esa ecuación. Algunos desarrollos cortan por lo sano y recurren a ruedas u orugas, pero el caso del PETMAN, es diferente: posee piernas, lo que trae consigo el tener que aplicarle un complejo sistema para que se mantenga en equilibrio, sin caerse, mientras esta de pie e incluso cuando camina.

La idea es que el PETMAN sirva como modelo para comprobar las capacidades de diferentes tipos de trajes, ya sean químicos, biológicos o de protección contra materiales radiactivos. Pero el PETMAN no puede ser un simple “Crash dummy” para estos trajes, sino que debe moverse, adaptarse al terreno, flexionarse, y generar sudor y temperatura tal y como lo haría un humano.
El impresionante video mostrado a continuación nos permite ver las increíbles habilidades del PETMAN.


En esencia, uno espera que el robot tropiece de alguna forma y se haga pedazos al intentar movimientos tan complejos, pero sus diseñadores están convencidos de que podrán entregar el producto final el año entrante, y esta última demostración les da la razón. El desafío más grande ha sido instalar todos los componentes necesarios en un tamaño “humanoide” y hasta ahora han alcanzado un peso de 80 kilogramos con una altura de 1.75 metros. La siguiente fase involucrara instalar una cabeza con un cuello articulado, algo de vital importancia para probar los trajes en cuestión. Boston Dynamics ya había ganado atención del público con su BigDog y su evolución AlphaDog.


2. BigDog


Este prototipo puede caminar sobre todo tipo de superficies, inclusive sobre el hielo y la nieve o sobre piedras. También puede caminar con diferentes grados de pendiente. Lo mas curioso su capacidad para resolver cualquier problema de desequilibrio, restituyendose inmediatamente a su posición normal. Otro detalle interesante se encuentra al final del video donde de ve a este robot de cuatro patas correr e incluso saltar horizontalmente.


3. AlphaDog



El AlphaDog es un prototipo de laboratorio para el Sistema de Apoyo Legged Squad. Cuando el sistema este completamente desarrollado llevará unos 181 kilogramos (400 libras) de carga útil en un trayecto de 32 kilómetros (20 millas) en misiones sobre terreno escabroso. La primera versión del robot completo estará listo en 2012. AlphaDog obtiene la potencia de un motor de combustión interna, que se ha diseñado para ser 10 veces más silencioso que el del BigDog.


4. Robot Bípedo montando una bicicleta

PRIMER-V2 es el nombre de este bicirobot hecho por el doctor Guero de Japón. Este es otro ejemplo de robot que mantiene el balance, en este caso a través de sus brazos, es decir, al mover el manubrio de la bicicleta. El impulso y la dirección es controlada de forma remota. El movimiento de las piernas tiene velocidades variables. Su abanico de movimientos incluso le permite detenerse para saludar lo que supone gran complejidad en los algoritmos de control. El robot puede encontrar el extremo del pedal y del manillar si deja un pie o una mano en contacto con estos, si no tiene un pie en el otro pedal, no puede volver a los pedales. Lo mismo ocurre para el manillar, pero este detalle no le resta importancia a la asombrosa tarea realizada..



Equilibrio y balance de un robot

¿Como estos robots logran dominar el sentido del equilibrio?. La respuesta está en dos sensores básicos: Acelerometro y Giroscopio -y un complejo sistema de algoritmos-. Para conseguir que el robot se mantenga estable en la vertical es necesario que los motores desarrollen la velocidad justa en cada situación. Así pues el aspecto que toma mas importancia es el cálculo de los ángulos de inclinación del robot. Para calcular dichos ángulos se emplean dos sensores, un giroscopio y un acelerómetro.

El acelerómetro, como su nombre indica mide aceleración en uno, dos o tres ejes, al ser la fuerza de gravedad de la tierra un tipo de aceleración, podemos medir la inclinación del sensor con respecto a la perpendicular del suelo. De esta manera el acelerómetro nos permite medir el movimiento y las vibraciones a las que está sometido un robot y la inclinación.
Los antiguos acelerómetros mecánicos, eran de tamaño grande y dificultosos de construir, porque incluían imanes, resortes y bobinas, se ha pasado en esta época a dispositivos integrados, con los elementos sensibles creados sobre los propios microcircuitos. Estos sensores, disponibles en forma de circuito integrado, son los que se utilizan normalmente en robótica experimental. Uno de los acelerómetros integrados más conocidos es el ADXL202.

Sensor acelerometro adxl202
El sentido de la flecha indica el acercamiento hacia el interior del chip electrónico

El giroscopio nos ayuda a medir velocidad angular o velocidad de rotación sobre el eje del sensor. Al contrario que el acelerómetro, este sensor es totalmente inmune a la aceleración y se ve poco afectado por las vibraciones.
El giróscopo o giroscopio está basado en un fenómeno físico conocido hace mucho tiempo: una rueda girando se resiste a que se le cambie el plano de giro. Esto se debe a lo que en física se llama "principio de conservación del momento angular".
En robots experimentales no se suelen ver volantes giratorios. Lo que es de uso común son unos sensores de pequeño tamaño, basados en circuitos integrados cuya "alma" son pequeñísimas lenguetas vibratorias, construidas directamente sobre el chip de silicio. Su detección se basa en que las piezas cerámicas en vibración son sujetas a una distorsión que se produce por el efecto Coriolis.

Sensor giroscopio adxrs

Robots de alta velocidad

El video muestra robots manipuladores creados por los laboratorios Ishikawa Komuro de alta velocidad y destreza y habilidad.


La tecnología sigue avanzando y obviamente trae de regreso la gran duda de si debemos tratar de hacer a los robots cada vez más reales. Es posible que algún día un robot pueda sustituir en forma "completa" a una persona, lo cual puede tener efectos tanto positivos como negativos. ¿Tu que crees?.

Visto en: neoteo
Web oficial: bostondynamics
Otras fuentes: sensorsmag
Palabras clave: robot, Boston Dynamics, petman, bigdog, alphadog, bicirobot, equilibrio, giroscopio, acelerómetro, avance tecnológico, chip, circuito integrado, pastilla de silicio.

3 comentarios:

  1. Interesante ver todos esos robots y saber un poc mejor como funcionan. Yo creo que como toda la tecnologia, los robots evolucionaran hasta un punto sorprendente y podran hacer mil cosas que hoy en dia no pueden. Mejorara su diseño, sus programas y su inteligencia artificial, pero que jamas llegaran a ser lo que un ser humano es.

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  2. Interesantísimo artículo, gracias!!. La verdad es yo no veo límite a la evolución de los robots. Todo es cuestión de tiempo y pienso que la tecnología de la que se dispone es increíble, no solamente la aplicada y mostrada ya públicamente sino, sobre todo, la que todavía no se ha mostrado.

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  3. Gran artículo, yo tampoco creo que la evolución de los robots tenga límite, solo espero no ver ningún "Cylon", y por consiguiente tampoco ningún "Skynet", aunque seguro que nos lo mereceríamos.
    Un saludo,
    Óscar J.

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