En los últimos años, los robots se han convertido en máquinas increíblemente sofisticadas capaces de realizar o ayudar a los humanos en todas las tareas. Los días en los que los robots funcionaban detrás de una barrera de seguridad quedaron atrás, y hoy podemos anticipar robots trabajando junto a personas en contacto cercano. Si bien trabajar junto a robots puede ser muy práctico en algunas situaciones, deben estar diseñados para ser seguros y agradables para que los humanos interactúen con ellos. Por ejemplo, en las interacciones humano-robot (HRI), los robots deberían poder reaccionar correctamente ante posibles colisiones con humanos y también responder de manera segura y predecible al contacto físico intencional.
Uno de los mejores enfoques para mejorar las HRI es otorgar a los robots la capacidad de sentir su entorno de múltiples maneras, como por medio del tacto, el sonido y la vista. De estos tres, la sensación táctil es particularmente importante para los robots que probablemente entren en contacto físico con humanos durante la operación. Aunque los sensores táctiles a pequeña escala han experimentado un gran progreso durante la última década, el desarrollo de sensores táctiles a gran escala ha estado plagado de desafíos. Además, la mayoría de los investigadores se han centrado en los sistemas que responden al contacto físico e ignoran los estímulos sin contacto, como cuando un objeto está muy cerca. Para abordar estos problemas, un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Van Anh Ho del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) desarrolló recientemente ProTac, un innovador enlace robótico suave con capacidades táctiles y de detección de proximidad. Como se explica en su trabajo, presentado en la Conferencia internacional IEEE-RAS sobre robótica blanda (ROBOSOFT)el equipo no solo diseñó ProTac en sí mismo, sino que también fue pionero en un nuevo marco de simulación y aprendizaje para preparar de manera efectiva el enlace robótico para su uso.
Pero, ¿cómo es un enlace robótico y para qué sirve ProTac? En general, los enlaces robóticos son componentes estructurales rígidos de un robot que conectan dos o más articulaciones. Por ejemplo, los enlaces robóticos pueden verse como varios «segmentos» en una extremidad robótica. En este estudio, ProTac está diseñado como un segmento cilíndrico suave para un brazo robótico. Lo que lo hace notable es cómo los investigadores incorporaron las capacidades de detección táctil y de proximidad de una manera muy conveniente y eficiente en el espacio.
ProTac tiene una «piel mágica suave» exterior que se puede deformar ligeramente al tacto sin dañarla. El interior de la piel está modelado con matrices de marcadores reflectantes, y se instalan cámaras de ojo de pez en ambos extremos del enlace robótico mirando hacia estos marcadores. La idea es que, tras el contacto físico y la deformación de la piel, las cámaras capturen los cambios en las posiciones relativas de los marcadores y los procesen para calcular la ubicación precisa y la intensidad del contacto. Además de esto, la piel exterior es de un polímero funcional que se puede hacer completamente transparente aplicando un voltaje externo. Permite que las cámaras de ojo de pez tomen imágenes del entorno inmediato de ProTac, proporcionando material de archivo para los cálculos de proximidad.
Para entrenar más fácilmente a ProTac para realizar mediciones táctiles y de proximidad, el equipo también desarrolló SimTacLS, un marco de aprendizaje y simulación de código abierto basado en los motores de física SOFA y Gazebo (consulte el artículo aquí). Este marco de aprendizaje automático se entrena con datos simulados y experimentales teniendo en cuenta la física del contacto suave y la representación realista de las imágenes de los sensores. «SimTacLS nos permitió implementar de manera efectiva la percepción táctil en enlaces robóticos sin los altos costos de configuraciones experimentales complejas», comenta el profesor Ho, «Además, con este marco, los usuarios pueden validar fácilmente los diseños de sensores y el rendimiento de detección basado en el aprendizaje antes de proceder con la realidad». fabricación e implementación”.
En general, este trabajo ayudará a allanar el camino hacia un mundo en el que los humanos puedan coexistir armoniosamente y trabajar junto a los robots. Emocionado por la contribución del equipo a este sueño, el profesor Ho comenta: «Esperamos que el dispositivo de detección y el marco propuestos aporten soluciones definitivas para el diseño de robots con estrategias de control de seguridad, detección multimodal y de cuerpo entero y suavidad». Vale la pena señalar que las técnicas propuestas se pueden extender a otros tipos de sistemas robóticos más allá del manipulador robótico demostrado en el estudio, como los robots móviles y voladores. Además, ProTac o enlaces robóticos similares podrían usarse para permitir la manipulación robótica en entornos abarrotados o cuando se opera cerca de humanos.
