Cómo funciona la mano robótica que aprendió a caminar, recuperar el equilibrio y usar un teclado

Una mano robótica de forma semejante a la humana logró desplazarse por distintas superficies, pulsar teclas y empujar objetos sin estar unida a un brazo. El prototipo fue creado por investigadores del Laboratorio de Robótica Blanda de ETH Zúrich, en Suiza, a partir de una mano comercial equipada para moverse de forma autónoma.

Hasta ahora, los intentos de hacer caminar a estos dispositivos solían recurrir a dedos simétricos. Esa solución facilitaba el avance, aunque se alejaba de la anatomía convencional y de las capacidades necesarias para manipular objetos cotidianos.

El avance fue descripto en una prepublicación difundida en el servidor arXiv. El estudio examina cómo una mano con una forma semejante a la humana puede desplazarse y realizar acciones simples por cuenta propia.

El diseño de una mano humana dificulta que pueda caminar

En la mayoría de los robots, la mano está montada al final de un brazo mecánico, que la acerca al objeto antes de que los dedos intervengan. El trabajo de ETH Zúrich plantea que esa pieza pueda recorrer por sí sola el trayecto hasta el punto de acción.

La dificultad está en la forma que se buscó conservar. Los dedos tienen longitudes diferentes y el pulgar se ubica frente a los demás. Esta disposición permite agarrar una taza, sostener una herramienta o pulsar una tecla, pero produce apoyos desparejos cuando la estructura intenta avanzar sobre una mesa o el suelo.

El equipo dirigido por Amir Kazemi partió de una mano robótica comercial y añadió una batería, sensores de movimiento y una computadora pequeña en el dorso. Los sensores registran la posición y la orientación, y con esos datos el sistema coordina los movimientos de los dedos.

El control se entrenó mediante aprendizaje por refuerzo, una técnica de inteligencia artificial en la que el sistema prueba acciones y recibe una recompensa cuando logra el resultado esperado.

El proceso comenzó en un simulador informático. Una vez llevado al prototipo físico, le permitió repartir el peso entre sus puntos de apoyo y mover los dedos en secuencia para avanzar sin perder la estabilidad, según se detalla en el estudio.

El prototipo recuperó la postura en 21 de 25 ensayos

Las pruebas se realizaron sobre 14 superficies interiores y exteriores, entre ellas alfombra, grava, césped y rejilla metálica. Cada una planteó un desafío diferente: la alfombra cede bajo los dedos, la grava ofrece apoyos irregulares, el césped tiene alturas variables y las rejillas dejan huecos entre sus barras. La variedad permitió evaluar el funcionamiento del sistema fuera de una superficie lisa y uniforme.

Los investigadores también midieron su capacidad para volver a ponerse de pie. En 25 ensayos que comenzaban con el dispositivo acostado sobre uno de sus lados, este recuperó una postura erguida en 21 ocasiones. Para lograrlo, tuvo que coordinar el empuje de los dedos y trasladar el apoyo de uno a otro.

La evaluación incluyó un teclado. Mientras cuatro dedos sostenían el peso, el quinto se levantaba para pulsar una de cuatro teclas de dirección. El dispositivo acertó la orden indicada en 29 de 32 intentos, una prueba de que podía mantener el apoyo y, al mismo tiempo, ejecutar un movimiento preciso.

En otra prueba, se acercó a un bloque pequeño y lo empujó sobre una mesa. En los 15 intentos, dejó el objeto a menos de dos centímetros del punto marcado como objetivo. Según se detalla en el estudio, esa tarea combinó el desplazamiento hasta el elemento con el ajuste posterior de su ubicación.

Los investigadores indicaron en el comunicado de prensa que “dar a las manos robóticas su propia movilidad podría hacer que los robots del futuro sean más versátiles en los espacios e interfaces construidos para las personas”. El planteo se relaciona con lugares equipados con muebles, teclados, accesos y otros objetos adaptados a las dimensiones y los movimientos humanos.

Los ensayos se limitaron a tareas específicas, por lo que no establecen una aplicación inmediata en hogares, hospitales o industrias. El trabajo señala que será necesario comprobar el rendimiento de estos sistemas ante actividades más complejas y condiciones distintas de las evaluadas.