El innovador sistema de detección de formas y contactos mejora la seguridad de los robots Continuum

Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón, Ishikawa, Japón

Cuando un humano toca el robot, el robot cambia su movimiento para evitar la colisión. (Imagen:Van Anh Ho de JAIST)

En la naturaleza, muchos organismos, como los pulpos con sus tentáculos flexibles o los elefantes con sus trompas, exhiben una destreza notable. Inspirándose en estas estructuras naturales, los investigadores pretenden desarrollar robots continuos altamente flexibles que ofrezcan robustez y seguridad. Idealmente, un robot continuo se caracteriza por muchos grados de libertad (DOF) y un número de articulaciones, más de lo necesario para la mayoría de las tareas. Estas características les permiten ajustar y modificar su forma dinámicamente, permitiéndoles evitar obstáculos y situaciones inesperadas. Sin embargo, sus complejos movimientos hacen difícil caracterizar su forma y movimiento.

Las técnicas analíticas tradicionales para obtener soluciones para los problemas cinemáticos y dinámicos de los robots continuos se basan en modelos complejos, lo que aumenta el costo computacional. Alternativamente, se pueden usar sensores flexibles integrados en robots continuos para rastrear su forma y movimiento, pero este método requiere muchos sensores de baja resolución, lo que hace que el sistema sea engorroso. Una solución más prometedora es emplear un único módulo de detección al final de un robot continuo. Sin embargo, estudios anteriores en esta dirección se han centrado principalmente en la postura del robot y no abordaron la detección de contactos.

Para abordar esta brecha, un equipo de investigadores de Japón, dirigido por el profesor asociado Van Anh Ho del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST), desarrolló un nuevo sistema llamado ConTac. Este sistema puede estimar la forma y el contacto de un brazo robótico con la piel suave.

Según el Dr. Ho, "el objetivo final de este sistema es implementarse en un robot continuo, pero en este estudio nos centramos en la percepción utilizando un brazo robótico articulado y una piel suave para la verificación". El equipo incluyó a los estudiantes del curso de doctorado Tuan Tai Nguyen y Quan Khanh Luu de JAIST, así como al Dr. Dinh Quang Nguyen de la universidad VNU-UET en Hanoi.

El sistema ConTac consta de una columna vertebral que imita la flexión de un robot continuo, piel suave con marcadores, una cámara para observar la deformación de la piel, modelos para la forma y la detección de contacto de la piel y un régimen de control consciente del contacto. Este sistema se puede aplicar a cualquier unidad ConTac o cualquier otro robot con el mismo mecanismo y forma sin ningún tipo de calibración.

Una unidad ConTac es un brazo robótico ensamblado que emula un continuo con una columna vertebral y una piel suave. Los investigadores también desarrollaron un controlador basado en admitancia para este sistema que utiliza información perceptiva para guiar los movimientos del brazo robótico. Además, la unidad ConTac es rentable y puede fabricarse con materiales convencionales

Este innovador sistema emplea dos modelos de aprendizaje profundo para la reconstrucción de formas y la detección de contacto de la piel suave y continua. Estos modelos se entrenaron íntegramente utilizando imágenes de simulación y luego se adaptaron directamente a robots reales sin ajustes, ahorrando tiempo y recursos. La transferibilidad del sistema se probó en dos unidades ConTac diferentes, que funcionaron de manera similar sin ningún ajuste adicional.

Destacando la importancia de este estudio, el Dr. Ho dijo:"El sistema ConTac está destinado a ser utilizado en una variedad de sistemas robóticos sin la necesidad de ajustes complejos. Los brazos robóticos flexibles equipados con nuestro sistema son ideales para la agricultura inteligente y los servicios de atención médica donde los robots deben navegar en entornos con muchos obstáculos e interactuar de forma segura con los humanos. Su suavidad y flexibilidad combinadas con la capacidad de detectar el entorno los hacen perfectos para interactuar con plantas y pacientes".

Los principios de detección y control utilizados en este marco podrían conducir a nuevos sensores táctiles que se puedan conectar a cualquier sistema robótico existente, ofreciendo nuevos paradigmas de detección y control para una interacción segura entre humanos y robots sin alterar el diseño original del robot. "Imagínese una sociedad en la que cada robot y máquina posea un sentido del tacto. Esta transformación revolucionaría las industrias y la vida cotidiana", afirmó el Dr. Ho.

Para obtener más información, comuníquese con Van Anh Ho en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo.; +81 761-51-1584.