Nueva generación de robots de asistencia

COMAN+ lleva la interacción entre humanos y máquinas a un nuevo nivel

 

Imagine un robot humanoide capaz de ayudar a los trabajadores de una fábrica a transportar objetos pesados o asistir a pacientes en sesiones de fisioterapia. Estos robots versátiles podrían pronto hacerse realidad gracias al trabajo realizado en el proyecto financiado con fondos europeos CogIMon.

 

Cordis / Jugar con una pelota y mover muebles podrían parecer a simple vista dos tareas que tienen poco en común, pero lo cierto es que comparten principios. Por ejemplo, que es más fácil hacerlas con más de uno. Además, estas tareas en apariencia sencillas precisan de una combinación adecuada de fuerza, moderación y sincronización. Al jugar a la pelota o mover una mesa con un robot queda patente la dificultad de dicha tarea.

Existe, no obstante, un robot humanoide que podría pronto superar esta dificultad. COMAN+ —una evolución del humanoide COMAN (Compliant Humanoid o «Humanoide obediente») desarrollado en el proyecto anterior del 7PM AMARSi— es según sus creadores un humanoide más barato, sólido y versátil capaz de ejecutar tareas cotidianas.

El Dr. Jochen Steil, coordinador de CogIMon (Cognitive Interaction in Motion), habla sobre los resultados más importantes del proyecto antes de su conclusión en mayo.

 

¿Qué tipo de comportamientos humanos colaborativos se propone replicar en este proyecto y con qué fin?

Nos dedicamos a comportamientos que precisan de un conocimiento de las fuerzas a emplear y la comunicación implícita necesaria.

Por ejemplo la manipulación conjunta de objetos (transportar mesas, la elevación en equipo de objetos pesados) o el lanzamiento y recogida coordinados de objetos, dado que en estas situaciones se calculan las fuerzas a partir del movimiento. Otro ejemplo es la coordinación de «joysticks» en un juego, situación en la que los jugadores aprenden de forma implícita el uno del otro a través de comunicación basada en fuerzas.

¿Qué revolución brindaría al ámbito comercial el control de estas capacidades?

Conocer las fuerzas es fundamental para los sistemas asistentes robóticos físicos que se dedican a respaldar de forma activa la labor de los humanos a través de una regulación de su fuerza en función de las capacidades de los humanos y la tarea a realizar.

Conocer las fuerzas es fundamental para los sistemas asistentes robóticos físicos que se dedican a respaldar de forma activa la labor de los humanos

La importancia de la obediencia trasciende a la mera seguridad; da lugar a una acción más sofisticada y segura para los humanos y es necesario para crear una nueva generación de robots de asistencia. Las fuerzas que ejercen los humanos son muy variadas incluso en tareas repetitivas, por lo que un controlador único no encaja con este tipo de interacción física. Los robots de asistencia deberán controlar su fuerza de forma activa para interactuar de manera eficaz, ergonómica y suave.

¿Por qué eligieron el robot COMAN?

La investigación con humanoides es el decatlón de la robótica, pues en ellos es necesario integrar muchos campos y conocimientos muy variados con los que abordar un reto científico y tecnológico de gran envergadura cuya solución brindaría muchas ventajas. Resulta un campo fascinante y exigente que atrae a muchos de los mejores investigadores y que precisa de esfuerzos conjuntos, como los procedentes de las iniciativas europeas.

COMAN es uno de estos grades logros europeos y en cuyo desarrollo participaron iniciativas pertenecientes a distintos programas marco de investigación de la Unión Europea. Está controlado por par de torsión, cuenta con muelles para que su interacción con humanos sea segura y es capaz de regular de manera activa la obediencia de su cuerpo al completo. Gracias a su tecnología de actuación avanzada, es uno de los primeros humanoides en lograrlo, además del mejor en este sentido.

Este logro tiene continuidad en CogIMon con el desarrollo de COMAN+, una nueva generación de robots humanoides más sólidos, baratos, versátiles y capaces de ejecutar tareas cotidianas.

¿Cuáles son en su opinión los principales logros del proyecto?

Además de avanzar en la vanguardia de control de humanoides obedientes, también se lograron importantes progresos en cuanto a sistemas multibrazo y multipierna

Hay logros científicos y tecnológicos. En el plano científico, CogIMon amplió el conocimiento que se posee sobre la interacción humana en movimiento, investigaciones de las que han sido responsables sobre todo nuestros socios dedicados al estudio del movimiento humano. Como resultado se han obtenido modelos nuevos de cómo aprenden los humanos a controlar fuerzas interactuantes, modelos que se han implementado también en los controladores de los robots. Además de avanzar en la vanguardia de control de humanoides obedientes, también se lograron importantes progresos en cuanto a sistemas multibrazo y multipierna.

En el plano tecnológico, el robot humanoide ampliado COMAN+ refuerza la posición de liderazgo de la investigación europea en cuanto al desarrollo de actuación con impedancia variable y robots humanoides obedientes. También hemos creado herramientas de ingeniería para simular y controlar este tipo de robots y las hemos publicado bajo una licencia de código abierto. Por último, hemos creado la tecnología para ejecutar controladores de robot en entornos de realidad virtual y abierto nuevas vías para aplicaciones de realidad mixta.

¿Cómo demostraron estas tecnologías?

CogIMon demostró por vez primera dos robots humanoides colaborando para transportar un objeto. El proyecto también mostró cómo pueden colaborar cuatros brazos robóticos obedientes para levantar y mover un objeto pesado junto con un humano, ideó métodos nuevos de recogida suave robótica y creó robots operativos que han quedado finalistas en dos ocasiones en el Galardón a la Innovación KUKA en la feria de muestras de Hannover. Por último hemos creado una aplicación prometedora de fisioterapia en la que se combina realidad virtual y control robótico para ensayar lanzamientos de pelotas con pacientes.

© CogIMon

Mostraremos COMAN+ y estas aplicaciones al público y a la comunidad científica en la próxima exhibición del Congreso internacional sobre robótica y automatización (ICRA, por sus siglas en inglés).

¿Qué opiniones han recogido del ámbito comercial hasta el momento?

La mayor parte del trabajo de CogIMon es bastante fundamental y nuestros robots humanoides aún están muy lejos de encontrar aplicaciones industriales. Ha despertado mucho interés, pero pocas opiniones directas de los casos de uso concretos.

No obstante, la participación en los galardones a la innovación y la demostración de algoritmos avanzados para el control obediente han atraído mucha atención. Las unidades de actuación desarrolladas para COMAN+ ya están a la venta, y se ha procedido a ejecutar los primeros estudios de evaluación con pacientes reales para nuestra aplicación de fisioterapia. El método de realidad mixta con robótica y realidad virtual ha dado lugar también a una colaboración nueva con una pyme.

¿Cuáles son sus planes para después del proyecto?

Nos dedicaremos a aplicaciones en los campos de la sanidad y la fisioterapia, así como a la ergonomía, para ampliar la combinación de realidad virtual

Nos dedicaremos a aplicaciones en los campos de la sanidad y la fisioterapia, así como a la ergonomía, para ampliar la combinación de realidad virtual y la interacción física segura en labores de rehabilitación. En este sentido es necesario ampliar los conocimientos que se poseen en cuanto al «hardware» y las herramientas de ingeniería para lograr un desarrollo de aplicaciones flexible a la vez que coherente y sistemático.

Las futuras investigaciones también se dedicarán a las aplicaciones multirrobóticas, así como al control de robots humanoides en tareas cotidianas. El decatlón de los robots humanoides continuará sin duda durante los próximos años.

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