La mayoría de los robots en el piso de una fábrica son bastante manuales: equipados con pinzas o garras grandes, están diseñados para realizar maniobras simples, como agarrar un objeto y colocarlo en otro lugar en una línea de montaje. Movimientos más complejos, comocomo ajustar el agarre de un objeto, todavía están fuera del alcance de muchos robots industriales.
Los ingenieros del MIT han encontrado una manera de impartir más destreza a las pinzas robóticas simples: usar el entorno como una mano amiga. El equipo, dirigido por Alberto Rodríguez, profesor asistente de ingeniería mecánica, y el estudiante graduado Nikhil Chavan-Dafle, ha desarrollado un modelo que predice la fuerza con la que una pinza robótica necesita empujar contra varios accesorios en el entorno para ajustar su agarre sobre un objeto.
Por ejemplo, si una pinza robótica apunta a tomar un lápiz en su punto medio, pero en su lugar agarra el extremo del borrador, podría usar el entorno para ajustar su agarre. En lugar de soltar el lápiz e intentar nuevamente, el modelo de Rodríguez permiteun robot para aflojar ligeramente su agarre y empujar el lápiz contra una pared cercana, lo suficiente como para deslizar la pinza del robot más cerca del punto medio del lápiz.
La asociación de robots con el entorno para mejorar la destreza es un enfoque que Rodríguez llama "destreza extrínseca", en oposición a la destreza intrínseca de, por ejemplo, la mano humana. Para ajustar el agarre de un lápiz de manera similar, una persona,usando una mano, podría simplemente arrastrar sus dedos hacia el centro del lápiz, pero programar tal destreza intrínseca en una mano robótica es extremadamente complicado, lo que aumenta significativamente el costo de un robot.
Con el nuevo enfoque de Rodríguez, los robots existentes en fabricación, medicina, respuesta a desastres y otras aplicaciones basadas en pinzas pueden interactuar con el medio ambiente, de manera rentable, para realizar maniobras más complejas.
"Persiguiendo la mano humana sigue siendo una dirección muy válida [en robótica]", dice Rodríguez. "Pero si no puede permitirse el lujo de tener una mano de $ 100,000 que es muy compleja de usar, este [método] aporta cierta destreza a las pinzas muy simples"
Rodríguez y Chavan-Dafle presentarán un artículo que detalla su nuevo enfoque en septiembre en la Conferencia Internacional sobre Robótica y Sistemas Inteligentes.
Dando un empujón a la robótica
Rodríguez actualmente está explorando múltiples formas en las que se puede explotar el entorno para aumentar la destreza de las pinzas robóticas simples. En el trabajo en curso, su grupo está buscando formas en que un robot pueda usar la gravedad para lanzar y atrapar un objeto, tambiéncomo las superficies como una mesa pueden ayudar a un robot a rodar un objeto entre sus dedos.
En este artículo más reciente, el grupo investiga un enfoque de la destreza extrínseca llamado "empuje prensil" - explotar dispositivos en el entorno para manipular un objeto agarrado.
"Estamos externalizando esa destreza que no tienes en la pinza para el medio ambiente y el brazo", explica Rodríguez. "En lugar de la destreza que es intrínseca a la mano, es extrínseca, en el medio ambiente".
Los investigadores desarrollaron un modelo que describe la interacción forzada entre una pinza, un objeto agarrado y diferentes tipos de accesorios externos como esquinas, bordes o superficies. Para predecir cómo se puede mover un objeto cuando una pinza lo empuja contra un objeto determinadoFixture, los investigadores diseñaron el modelo para tener en cuenta varios factores, incluidas las fuerzas de fricción entre la pinza y el objeto, y entre el objeto y el entorno, así como la masa, la inercia y la forma del objeto.
"Explotación del medio ambiente"
En su iteración actual, el modelo predice la fuerza que debe ejercer una pinza, sobre el objeto y el entorno, para maniobrar el objeto a la orientación deseada. Por ejemplo, qué tan apretado debe un robot agarrar una barra y qué tan duro debe hacerloempujar esa barra contra un punto, para girar la barra 45 grados?
Rodríguez y Chavan-Dafle probaron las predicciones del modelo contra experimentos reales, usando una pinza simple de dos dedos para manipular una varilla corta, ya sea rodando, girando o deslizándola contra tres accesorios: un punto, una línea y un plano.El equipo midió las fuerzas que ejerció el robot para maniobrar la varilla en las orientaciones deseadas, y comparó las fuerzas experimentales con las fuerzas predichas del modelo.
"El acuerdo fue bastante bueno", dice Rodríguez. "Hemos validado el modelo. Ahora estamos trabajando en el lado de la planificación, para ver cómo planificar movimientos para generar ciertas trayectorias. Una de las cosas que queremos preguntaren el futuro es: ¿Cómo diseñar aparatos en el entorno para que los movimientos de un robot sean más confiables y puedan ejecutarse más rápido? "
En última instancia, Rodríguez ve la destreza extrínseca como una forma económica de hacer que los robots simples sean más ágiles para una variedad de usos: un robot quirúrgico puede empujar un bisturí contra una mesa de operaciones para ajustar su agarre, mientras que un robot forense en el campo puede inclinar un ánguloevidencia contra una roca cercana para examinarla mejor.
"Explotar el medio ambiente es y será importante para los robots y la comunidad de investigación", dice Rodríguez. "Cualquier aplicación en la que tenga limitaciones en términos de carga útil o costo o complejidad, áreas como fabricación, cirugía u operaciones de campo, o incluso la exploración espacial: siempre que tengas una pinza que no sea diestra como una mano humana, este [método] te proporciona algo de esa destreza ".
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la National Science Foundation.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=ZiqC9emBk00
Un misterio cósmico: el telescopio de ESO captura la desaparición de una estrella masiva
Mayor concentración de metal en los cráteres de la luna proporciona nuevas ideas sobre su origen
Para encontrar agujeros negros gigantes, comience con Júpiter
¿Por qué las plantas son verdes?