Construir un robot humanoide es un desafío de ingeniería. No se trata solo de programar. Se trata de dominar los tres principios fundamentales del movimiento: equilibrio (saber dónde están las partes de tu cuerpo) y cinestésico (saber cómo mover esas partes en relación con las demás). Es sorprendentemente difícil para los robots replicar el movimiento y la conciencia humanos.
En segundo lugar, los humanoides representan uno de los objetivos finales de la robótica: sintetizar los avances de muchas disciplinas. Estos robots son inherentemente interdisciplinarios e involucran locomoción y manipulación avanzadas, biomecánica, inteligencia artificial, visión artificial, percepción, aprendizaje y desarrollo cognitivo, así como estudios de comportamiento.
En esta publicación, veremos algunos de los desafíos críticos de ingeniería en la construcción de un robot humanoide.
1. Estructura esquelética
Para hacer un humanoide, se necesita una estructura esquelética robusta con actuadores que puedan ejercer cientos de libras de fuerza y, sin embargo, moverse con una precisión de 1/10 de milímetro. Imagine un levantador de pesas que puede levantar 600 libras del suelo, disparar un lanzamiento de peso de 7 kg a 16 m, luego girar y enhebrar una aguja con las mismas manos, atarse los zapatos o tocar el piano.
Los actuadores que usamos en los robots humanoides deben capturar este rango dinámico de actividades para que sean útiles y hagan el trabajo que hacemos. ¿Cómo podemos solucionar esto? Las opciones incluyen actuadores electromagnéticos (rotativos y lineales), pistones hidráulicos/neumáticos, músculos hidráulicos artificiales o músculos eléctricos artificiales.
2. Expresiones faciales
Para el habla y las expresiones faciales adecuadas, necesitamos actuadores faciales de precisión capaces de moverse lo suficiente para generar movimientos faciales correctos y moverse con la suficiente rapidez y precisión para que estos movimientos sean realistas. Los servos son lo suficientemente voluminosos y difíciles de colocar, por lo que necesitamos un músculo eléctrico artificial como la mejor solución.
3. Relación peso/potencia
Agregar actuadores potentes requiere mucha energía. Para lograr suficiente potencia, podemos terminar agregando más peso, y esto eventualmente se convertirá en un ejercicio de autoderrota. Necesitamos actuadores más livianos y fuertes y una fuente de energía que pueda hacer funcionar un robot humanoide durante un día completo (10 horas) y recargarse rápidamente. Las baterías de iones de litio son voluminosas, pesadas y tardan en cargarse. En los robots, no podemos usar combustibles fósiles. Sería terriblemente ruidoso y agotador. Otra opción es utilizar pilas de combustible de hidrógeno, pero son costosas. ¡Almacenar y alimentar hidrógeno en el hogar probablemente no sea una buena idea!
4. IA y planificación de movimiento
Este es el desafío más difícil en robótica. ¡Un humanoide debe integrar la entrada de sus sensores, hacer un modelo de entorno y determinar qué objetivos quiere lograr! Debe decidir cómo desea lograr esos objetivos, planificar sus movimientos e interactuar con personas y objetos, luego enviar comandos a sus controladores de motor para determinar cómo mover los actuadores para mover el robot y empujar las extremidades para interactuar con los objetos en su espacio, preferiblemente con movimientos similares a los humanos para que el robot sea agradable de ver moverse, y no obtengamos un efecto de animación extraño. Esto es difícil, y es por eso que no vemos muchos robots humanoides corriendo, ni siquiera en los campus de Google o Amazon.
5. IA e interacción
El humanoide también debe entender los comandos verbales, hablar e interactuar contigo. Esto está llegando, y ahora los dispositivos de comando de voz como Alexa, Google Assistant, Siri y Cortana están en este nivel. Pero hay otro desafío. El reconocimiento de voz no puede analizar entradas verbales regulares, detalladas, incoherentes y ambiguas como solemos decir los humanos.
La robótica humanoide requiere una gran cantidad de investigación y desarrollo en el campo del diseño biomimético, la estabilidad y el control autónomo, la marcha adaptativa en terrenos irregulares y la marcha natural, el control robusto para evitar caer al suelo, el comportamiento adaptativo, la capacidad de aprendizaje de la máquina robótica, real -Reconocimiento y comprensión visual del tiempo, cooperación multi-robot, coordinación humano-robot, aspectos psicológicos humanos y muchos otros. Los investigadores han ganado un tremendo impulso en algunas de estas áreas, ¡pero aún quedan millas por recorrer! ¿Qué opinas? ¿Tienes algo que añadir?