Investigadores del Roboticslab de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) participan en el proyecto internacional de investigación HANDLE con el objetivo de conseguir que una mano robótica reproduzca las habilidades y movimientos de una mano humana para la manipulación óptima de objetos.
HANDLE es un “Proyecto Integrado” de gran escala del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea que cuenta con participación española y busca comprender cómo realizan los humanos la manipulación de objetos con el fin de reproducir el agarre y las habilidades de movimientos con una mano artificial antropomórfica articulada, para que pueda ser más autónoma y tener movimientos naturales y eficaces.
"Además de los avances tecnológicos perseguidos, se trabaja con aspectos fundamentales de la investigación multidisciplinar con el fin de dotar al sistema de mano robótica con capacidad de percepción avanzada, control de alto nivel de información y elementos de inteligencia que permitan el reconocimiento de objetos y el contexto de las acciones", explica el investigador principal del equipo de la UC3M que trabaja en este proyecto, Mohamed Abderrahim, del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la universidad madrileña. Su equipo ya ha conseguido resultados muy buenos, opina, en lo que se refiere al sistema de percepción visual, la cinemática y la dinámica, de manera que se puede reconocer un objeto en el entorno y pasar la información al sistema de planificación y movimiento de la mano robótica.
La mano robótica con la que trabajan estos investigadores se compone en su mayoría por numerosas piezas de aluminio y plástico mecanizado de alta precisión, además de sistemas de sensorización y actuación. En total, dispone de 20 actuadores y puede realizar 24 movimientos, los mismos que la mano humana. Su tamaño también es igual que la extremidad media de un varón adulto y tiene un peso de aproximadamente 4 kg. Según el socio fabricante de la mano del proyecto, el coste aproximado de la versión de la mano en desarrollo que posee en sus instalaciones la UC3M asciende a unos 115.000 euros.
Los problemas de imitar una mano
A la hora de intentar recrear los movimientos de la mano humana con un sistema robótico hay que resolver varios problemas complejos. En primer lugar, la falta de espacio, dado que "una mano humana es increíblemente completa, por lo que siempre supone un reto tratar de poner todas la piezas necesarias en la mano robótica y integrar todos los actuadores que permitan una movilidad similar a la mano humana", comenta el profesor Mohamed Abderrahim. En segundo lugar, otro problema es que actualmente no existen sensores en el mercado lo suficientemente pequeños como para ser integrados en el dispositivo para dotarle de una sensorización similar a la mano humana y poder ejecutar movimientos precisos.
Y por último, aunque los investigadores consigan una mano robótica perfecta desde el punto de vista mecánico y sensorial, sin elementos de inteligencia el ingenio no será capaz de actuar de forma autónoma y adaptar sus movimientos y control a las características de los objetos, como la geometría, textura, peso y utilidad. "No es lo mismo agarrar un destornillador para pasárselo a alguien para almacenarlo o para usarlo, porque para este último caso hay que reorientarlo dentro de la mano hasta alcanzar la configuración de uso. Esto tiene que decidirlo la parte de inteligencia de la mano robótica", dicen los investigadores.
Una mano robótica que es capaz de hacer esta tarea aparentemente sencilla de forma autónoma - afirman - sólo existe en películas de ficción. "Mi estimación personal es que se necesitarán unos 15 años investigando en estos temas para alcanzar una mano robótica capaz de realizar ciertas tareas complejas con un nivel de precisión, autonomía y destreza similares a la mano humana", prevé el profesor Abderrahim.
La investigación realizada por los socios del proyecto HANDLE ha arrojado resultados muy interesantes a nivel de percepción visual, planificación de movimientos, nuevos sensores, aprendizaje de habilidades motoras utilizando técnicas de inteligencia artificial, etc. Sin embargo, todavía tienen retos importantes a la hora de integrar los resultados de todos los socios en un sistema único, que será el resultado de los dos próximos años.
HANDLE (Developmental pathway towards autonomy and dexterity in robot in-hand manipulation; vías de desarrollo hacia la autonomía y la destreza de robots en la manipulación in-mano) es un “Proyecto Integrado” de gran escala financiado por la Unión Europea dentro del Séptimo Programa Marco en el cual colaboran nueve instituciones europeas, coordinadas por la Universidad Pierre y Marie Curie de Paris (Francia).
El pájaro robótico PigeonBot II, probado con éxito en un túnel de viento y de manera autónoma al aire libre, logra volar de manera similar a estas aves, sin aleta vertical. Sus aplicaciones abren el camino para diseñar aviones más eficientes en combustible.
La Fundación BBVA ha galardonado al informático japonés, de la Universidad Carnegie Mellon (EE UU), por crear los algoritmos que permiten a las máquinas comprender las imágenes y procesar los movimientos. Sus técnicas están presentes en los coches autónomos, los drones y todos los robots con capacidad de visión, como los que se usan en cirugía.
