Un brazo robótico ultrarrápido que atrapa objetos en el aire

• Atrapa los objetos en menos de cinco centésimas de segundo
• El robot crea un modelo de la cinética de los objetos
• El funcionamiento está basado en la imitación y en el modelo prueba-error

El brazo robótico de la EPFL tiene tres articulaciones y una mano con cuatro dedos.

Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) han desarrollado un brazo robótico capaz de reaccionar y atrapar objetos con complejas formas y trayectorias en menos de cinco centésimas de segundo.

El robot pasa de estar inmóvil con su palma abierta a, en una fracción de segundo después, moverse y atrapar todo tipo de objetos voladores lanzados en su dirección, desde una raqueta de tenis hasta una pelota o una botella, según ha informado la EPFL.

El brazo mide unos 1,5 metros de largo y mantiene una posición vertical. Cuenta con tres articulaciones y una sofisticada mano con cuatro dedos. Programado en el laboratorio de Aprendizaje de Algoritmos y de Sistemas de la EPFL (LASA), el brazo se diseñó para probar soluciones robóticas en la captura de objetos en movimiento.

Imitación de movimientos humanos

Para obtener la velocidad y la capacidad de adaptación al movimiento deseado del brazo biónico, los investigadores de LASA se inspiraron en la forma de aprender de los humanos: por imitación y por prueba y error.

Esta técnica, conocida como 'programación por demostración', no da instrucciones específicas al robot, sino que muestra ejemplos de posibles trayectorias del movimiento. En este sentido hay que guiar manualmente el brazo hacia el objetivo proyectado y repetir varias veces el ejercicio.

Pruebas y estudio del movimiento

Las pruebas se llevaron a cabo con una pelota, una botella vacía, una botella medio llena, un martillo y una raqueta de tenis. Los investigadores seleccionar estos cinco objetos comunes porque ofrecen una variada gama de situaciones en las que la parte del objeto que el robot tiene que agarrar, como el mango de la raqueta, por ejemplo, no se corresponde con su centro de gravedad.

El caso de la botella incluso ofrece un desafío adicional, puesto que desde su centro de gravedad se mueve varias veces durante su trayectoria. Además, cuando se desplazan en el aire, los objetos realizan complejos movimientos, a menudo con varios ejes. 

En la primera fase de aprendizaje, los objetos se lanzaron varias veces en la dirección del brazo robótico. A través de unas cámaras situadas a su alrededor, el robot crea un modelo de la cinética de los objetos en función de sus trayectorias, velocidades y el movimiento de rotación.

Los científicos traducen el modelo en una ecuación que permite que el robot se posicione rápidamente en la dirección correcta cada vez que se lanza un objeto.

Durante los pocos milisegundos del enfoque, la máquina refina y corrige la trayectoria para atrapar el objeto en tiempo real con una alta precisión. La eficiencia del brazo es aún mayor con el desarrollo de controles que sincronizan los movimientos de la mano y los dedos.

Evolución en la detección del movimiento

A juicio del director del LASA, Aude Billard, los robots están incrementando su presencia en nuestra vida cotidiana y "podrán atrapar o esquivar objetos complejos en movimiento". Así, considera: "No solo se necesitan máquinas capaces de reaccionar en el acto, sino también predecir la dinámica del objeto en movimiento y generar un movimiento en la dirección opuesta".

La capacidad de detectar los objetos voladores requiere integrar varios parámetros y la reacción ante acontecimientos imprevistos en un tiempo récord.

"Las máquinas de la actualidad a menudo están preprogramadas y no pueden asimilar rápidamente los cambios de datos", ha añadido Aude Billard, "la única opción es volver a calcular las trayectorias, lo que requiere mucho tiempo en situaciones en las que cada fracción de segundo puede ser decisiva".

Vídeo (inglés con subtítulos) en el que explica el funcionamiento del brazo robótico.