Tendencias Científicas
Mano de robot equipada con los sensors BioTac. Fuente: SynTouch LLC.
¿Qué siente un robot cuando toca algo? Normalmente, nada. Pero, gracias a unos sensores y a un programa informático, a partir de ahora los robots podrán sentir, notar e incluso identificar diferentes materiales sólo con tocarlos.
Todo gracias al avance realizado por unos investigadores de la Viterbi School of Engineering de la University of Southern California (USC) de Estados Unidos.
Los científicos, cuyo trabajo ha aparecido publicado en la revista Frontiers in Neurorobotics, demostraron que un robot especialmente diseñado pudo incluso superar a los humanos en la identificación de una amplia gama de materiales naturales, a partir únicamente de su textura.
El avance abre camino al desarrollo de prótesis sensibles, robots de asistencia personal más especializados, y pruebas específicas de productos de consumo, publica la USC en un comunicado.
Más sensible que los dedos humanos
El robot desarrollado en esta investigación fue equipado con un nuevo tipo de sensor táctil creado para imitar las puntas de los dedos humanos.
Asimismo, también lleva incorporado un algoritmo de nuevo diseño que permite tomar decisiones sobre cómo explorar el mundo exterior, siguiendo estrategias también humanas.
El sensor puede indicar además dónde y en que dirección aplicar la fuerza de la punta de los dedos, así como las propiedades térmicas de un objeto que está siendo tocado.
Al igual que los dedos de las personas, el sensor BioTac® tiene una piel suave y flexible, que rodea un líquido de relleno. Esta piel cuenta con huellas dactilares en su superficie, que permiten elevar la sensibilidad a las vibraciones.
De este modo, a medida que el dedo se desliza sobre una superficie con textura, la piel vibra de diversas maneras. Estas vibraciones son detectadas mediante un hidrófono situado en el interior del núcleo, y que es similar al hueso del dedo.
Aunque el dedo humano también utiliza vibraciones de este tipo para identificar diversas texturas, el dedo del robot es aún más sensible.
Todo gracias al avance realizado por unos investigadores de la Viterbi School of Engineering de la University of Southern California (USC) de Estados Unidos.
Los científicos, cuyo trabajo ha aparecido publicado en la revista Frontiers in Neurorobotics, demostraron que un robot especialmente diseñado pudo incluso superar a los humanos en la identificación de una amplia gama de materiales naturales, a partir únicamente de su textura.
El avance abre camino al desarrollo de prótesis sensibles, robots de asistencia personal más especializados, y pruebas específicas de productos de consumo, publica la USC en un comunicado.
Más sensible que los dedos humanos
El robot desarrollado en esta investigación fue equipado con un nuevo tipo de sensor táctil creado para imitar las puntas de los dedos humanos.
Asimismo, también lleva incorporado un algoritmo de nuevo diseño que permite tomar decisiones sobre cómo explorar el mundo exterior, siguiendo estrategias también humanas.
El sensor puede indicar además dónde y en que dirección aplicar la fuerza de la punta de los dedos, así como las propiedades térmicas de un objeto que está siendo tocado.
Al igual que los dedos de las personas, el sensor BioTac® tiene una piel suave y flexible, que rodea un líquido de relleno. Esta piel cuenta con huellas dactilares en su superficie, que permiten elevar la sensibilidad a las vibraciones.
De este modo, a medida que el dedo se desliza sobre una superficie con textura, la piel vibra de diversas maneras. Estas vibraciones son detectadas mediante un hidrófono situado en el interior del núcleo, y que es similar al hueso del dedo.
Aunque el dedo humano también utiliza vibraciones de este tipo para identificar diversas texturas, el dedo del robot es aún más sensible.
Entrenamiento previo
Cuando los seres humanos tratan de identificar un objeto a través del tacto, realizan una amplia gama de movimientos exploratorios basados en la experiencia previa con objetos similares.
Un famoso teorema del siglo XVIII, del matemático Thomas Bayes, ya describía cómo pueden ser tomadas decisiones a partir de la información obtenida durante estos movimientos. Sin embargo, hasta ahora, no se habían podido definir teóricamente los movimientos exploratorios consecutivos.
En el artículo antes mencionado, escrito por el profesor de Ingeniería Biomédica, Gerald Loeb, y el estudiante de doctorado, Jeremy Fishel, aparece un teorema que describe como resolver este problema.
Construido por Fishel, el robot especializado fue entrenado con 117 materiales comunes recogidos en tiendas de telas, papelerías y tiendas de productos informáticos.
Tras este entrenamiento, al presentar al robot un material al azar, este lo pudo identificar correctamente un 95% de las veces, tras seleccionar y realizar un promedio de cinco movimientos exploratorios.
El robot se confundió en raras ocasiones, y solo con pares de texturas similares que resultarían indistinguibles entre sí para los humanos a través del tacto.
Los creadores del robot señalan que este avance ayudará al desarrollo de prótesis humanas sensibles o a la evaluación de productos de consumo, por ejemplo.
Cuando los seres humanos tratan de identificar un objeto a través del tacto, realizan una amplia gama de movimientos exploratorios basados en la experiencia previa con objetos similares.
Un famoso teorema del siglo XVIII, del matemático Thomas Bayes, ya describía cómo pueden ser tomadas decisiones a partir de la información obtenida durante estos movimientos. Sin embargo, hasta ahora, no se habían podido definir teóricamente los movimientos exploratorios consecutivos.
En el artículo antes mencionado, escrito por el profesor de Ingeniería Biomédica, Gerald Loeb, y el estudiante de doctorado, Jeremy Fishel, aparece un teorema que describe como resolver este problema.
Construido por Fishel, el robot especializado fue entrenado con 117 materiales comunes recogidos en tiendas de telas, papelerías y tiendas de productos informáticos.
Tras este entrenamiento, al presentar al robot un material al azar, este lo pudo identificar correctamente un 95% de las veces, tras seleccionar y realizar un promedio de cinco movimientos exploratorios.
El robot se confundió en raras ocasiones, y solo con pares de texturas similares que resultarían indistinguibles entre sí para los humanos a través del tacto.
Los creadores del robot señalan que este avance ayudará al desarrollo de prótesis humanas sensibles o a la evaluación de productos de consumo, por ejemplo.
Comercialización en marcha
Loeb y Fishel son socios en SynTouch LLC, compañía que diseña y fabrica sensores táctiles para sistemas mecatrónicos que imitan la mano humana.
Fundada en 2008 por investigadores de USC Medical Device Development Facility, esta compañía está ahora vendiendo sus sensores BioTac a otros investigadores y fabricantes de la industria robótica y protésica.
En otro artículo, también publicado en Frontiers in Neurorobotics, los científicos señalan que el sensor BioTac podría identificar asimismo la dureza de materiales como el caucho.
La financiación original para el desarrollo del sensor fue proporcionada por la Keck Futures Initiative de la National Academy of Science de Estados Unidos, con el fin de desarrollar mejores prótesis de mano para amputados.
SynTouch también ha recibido una beca de los National Institutes of Health para integrar sensores BioTac a estas prótesis. El proyecto de discriminación de texturas ha sido financiado por la U.S. Defense Advanced Research Projects Agency, y el estudio de la dureza del material recibió el apoyo de la National Science Foundation.
Loeb y Fishel son socios en SynTouch LLC, compañía que diseña y fabrica sensores táctiles para sistemas mecatrónicos que imitan la mano humana.
Fundada en 2008 por investigadores de USC Medical Device Development Facility, esta compañía está ahora vendiendo sus sensores BioTac a otros investigadores y fabricantes de la industria robótica y protésica.
En otro artículo, también publicado en Frontiers in Neurorobotics, los científicos señalan que el sensor BioTac podría identificar asimismo la dureza de materiales como el caucho.
La financiación original para el desarrollo del sensor fue proporcionada por la Keck Futures Initiative de la National Academy of Science de Estados Unidos, con el fin de desarrollar mejores prótesis de mano para amputados.
SynTouch también ha recibido una beca de los National Institutes of Health para integrar sensores BioTac a estas prótesis. El proyecto de discriminación de texturas ha sido financiado por la U.S. Defense Advanced Research Projects Agency, y el estudio de la dureza del material recibió el apoyo de la National Science Foundation.
Otras máquinas sensitivas
Este no es el primer esfuerzo por incorporar sensibilidad a los robots. Por ejemplo, en 2011, científicos de la Universidad Técnica de Munich (TUM) dieron a conocer el desarrollo de unos brazos robóticos articulados capaces de reaccionar al calor o a las caricias.
Las máquinas ganaron en aquel caso esta capacidad gracias a unas pequeñas placas hexagonales que, al unirse, daban lugar a una piel artificial sensible.
En 2010, además, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) anunciaron que habían creado robots sensibles al tacto, mediante el uso de unos materiales especiales con los que las máquinas podían reconocer, además, el grado de presión ejercida sobre ellas.
Por último, en 2009, un equipo de ingenieros alemanes creó un nuevo tipo de robot una tecnología incorporada que hacía posible que el robot tuviera sentido del tacto.
Este no es el primer esfuerzo por incorporar sensibilidad a los robots. Por ejemplo, en 2011, científicos de la Universidad Técnica de Munich (TUM) dieron a conocer el desarrollo de unos brazos robóticos articulados capaces de reaccionar al calor o a las caricias.
Las máquinas ganaron en aquel caso esta capacidad gracias a unas pequeñas placas hexagonales que, al unirse, daban lugar a una piel artificial sensible.
En 2010, además, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) anunciaron que habían creado robots sensibles al tacto, mediante el uso de unos materiales especiales con los que las máquinas podían reconocer, además, el grado de presión ejercida sobre ellas.
Por último, en 2009, un equipo de ingenieros alemanes creó un nuevo tipo de robot una tecnología incorporada que hacía posible que el robot tuviera sentido del tacto.
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