Los científicos han desarrollado una mano robótica impresa en 3D que puede tocar frases musicales simples en el piano con solo mover la muñeca. Y aunque el robot no es virtuoso, demuestra cuán desafiante es replicar todas las habilidades de una mano humanay cuánto movimiento complejo aún se puede lograr a través del diseño.
La mano del robot, desarrollada por investigadores de la Universidad de Cambridge, se fabricó imprimiendo en 3D materiales blandos y rígidos para replicar todos los huesos y ligamentos, pero no los músculos o tendones, en una mano humana. InclusoAunque esto limitaba el rango de movimiento de la mano del robot en comparación con una mano humana, los investigadores descubrieron que todavía era posible un rango de movimiento sorprendentemente amplio al confiar en el diseño mecánico de la mano.
Utilizando este movimiento 'pasivo', en el que los dedos no pueden moverse independientemente, el robot pudo imitar diferentes estilos de tocar el piano sin cambiar el material o las propiedades mecánicas de la mano. Los resultados, informaron en el diario Ciencia Robótica , podría ayudar a informar el diseño de robots capaces de movimientos más naturales con un uso mínimo de energía.
El movimiento complejo en animales y máquinas es el resultado de la interacción entre el cerebro o controlador, el entorno y el cuerpo mecánico. Las propiedades mecánicas y el diseño de los sistemas son importantes para el funcionamiento inteligente, y ayudan tanto a los animales como a las máquinas a moverse en complejosformas sin gastar cantidades innecesarias de energía.
"Podemos usar la pasividad para lograr una amplia gama de movimientos en los robots: caminar, nadar o volar, por ejemplo", dijo Josie Hughes del Departamento de Ingeniería de Cambridge, el primer autor del artículo. "El diseño mecánico inteligente nos permite lograr elrango máximo de movimiento con costos de control mínimos: queríamos ver cuánto movimiento podríamos obtener solo con la mecánica "
En los últimos años, los componentes blandos han comenzado a integrarse en el diseño robótico gracias a los avances en las técnicas de impresión 3D, lo que ha permitido a los investigadores agregar complejidad a estos sistemas pasivos.
La mano humana es increíblemente compleja, y recrear toda su destreza y adaptabilidad en un robot es un desafío de investigación masivo. La mayoría de los robots avanzados de hoy en día no son capaces de realizar tareas de manipulación que los niños pequeños pueden realizar con facilidad.
"La motivación básica de este proyecto es comprender la inteligencia incorporada, es decir, la inteligencia en nuestro cuerpo mecánico", dijo el Dr. Fumiya Iida, quien dirigió la investigación. "Nuestros cuerpos consisten en diseños mecánicos inteligentes como huesos, ligamentos,y máscaras que nos ayudan a comportarnos de manera inteligente incluso sin un control activo dirigido por el cerebro. Al utilizar la tecnología de impresión 3D de última generación para imprimir manos suaves similares a las de los humanos, ahora podemos explorar la importancia de los diseños físicos, de forma aisladadesde el control activo, que es imposible de hacer con los pianistas humanos, ya que el cerebro no se puede 'apagar' como nuestro robot ".
"Tocar el piano es una prueba ideal para estos sistemas pasivos, ya que es un desafío complejo y matizado que requiere una amplia gama de comportamientos para lograr diferentes estilos de juego", dijo Hughes.
Al robot se le "enseñó" a tocar considerando cómo la mecánica, las propiedades del material, el entorno y la actuación de la muñeca afectan el modelo dinámico de la mano. Al accionar la muñeca, es posible elegir cómo interactúa la mano con el piano,permitiendo que la inteligencia incorporada de la mano determine cómo interactúa con el entorno.
Los investigadores programaron al robot para que tocara varias frases musicales cortas con notas recortadas staccato o suaves legato, logradas mediante el movimiento de la muñeca. "Es solo lo básico en este punto, pero incluso con este movimiento único, todavía podemos obtener un comportamiento bastante complejo y matizado ", dijo Hughes.
A pesar de las limitaciones de la mano del robot, los investigadores dicen que su enfoque conducirá más investigación sobre los principios subyacentes de la dinámica esquelética para lograr tareas de movimiento complejas, así como también aprender dónde están las limitaciones para los sistemas de movimiento pasivo.
"Este enfoque del diseño mecánico puede cambiar la forma en que construimos la robótica", dijo Iida. "El enfoque de fabricación nos permite diseñar estructuras mecánicamente inteligentes de una manera que sea altamente escalable".
"Podemos extender esta investigación para investigar cómo podemos lograr tareas de manipulación aún más complejas: desarrollar robots que puedan realizar procedimientos médicos o manejar objetos frágiles, por ejemplo", dijo Hughes. "Este enfoque también reduce la cantidad de aprendizaje automático requeridopara controlar la mano; al desarrollar sistemas mecánicos con inteligencia incorporada, hace que el control sea mucho más fácil para los robots "
La investigación fue financiada por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas EPSRC.
Video: http://www.youtube.com/watch?time_continue=16&v=XDgffOW6ZzQ
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Materiales proporcionados por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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