Enjambre de robots humanoides sincronizados mediante detección de quórum

En los últimos años, varias empresas y laboratorios han desarrollado impresionantes robots humanoides que caminan, barajan e incluso corren. Algunos incluso bailan en grupos de hasta 20, realizando sofisticadas rutinas coreografiadas.

Este tipo de sincronización no es una tarea fácil. Una forma de hacerlo es tener un robot como líder, transmitiendo detalles de su movimiento y posición a través de una red que todos los demás robots siguen.

El problema es que la dinámica de la red no es tan predecible como les gustaría a los coreógrafos. Son habituales pequeños retrasos de aproximadamente medio segundo, mientras que algunos mensajes pueden retrasarse varios segundos. Claramente, eso no es lo suficientemente bueno para una rutina de baile o cualquier otro tipo de comportamiento sincronizado.

Entonces, el enfoque preferido por los roboticistas es programar cada robot con la rutina de baile, sincronizar sus relojes internos al comienzo de la actuación y luego dejar que ellos lo hagan.

La ventaja es que si el rendimiento es razonablemente corto, las posibilidades de que los relojes se desincronicen pueden reducirse. La desventaja es que si los robots se desincronizan (si uno se cae, por ejemplo) no hay forma de recuperar la sincronización.

Así que los roboticistas han estado buscando una mejor forma de sincronización que sea más robusta para las diversas pruebas y tribulaciones que les sobrevienen a los bailarines robóticos. Hoy, Patrick Bechon y Jean-Jacques Slotine del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, revelan un nuevo enfoque basado en el fenómeno biológico de la detección de quórum.

Los biólogos llevan mucho tiempo desconcertados sobre la capacidad de las bacterias y los insectos sociales para detectar no solo la presencia de compatriotas, sino también su número y sincronizar su comportamiento.

Resulta que estas criaturas realizan esta sincronización mediante un proceso llamado detección de quórum. Esto funciona liberando constantemente moléculas de señalización en el medio ambiente y, al mismo tiempo, mide la concentración local de estas moléculas.

Esta concentración aumenta a medida que más criaturas se unen a la población local y, por lo tanto, es una medida eficaz de la densidad de población. Cuando la concentración se eleva por encima de algún nivel umbral, desencadena un comportamiento diferente, como la división celular, la producción de patógenos y la construcción de nidos.

Ahora Bechon y Slotine dicen que un enfoque similar proporciona una forma sólida de sincronizar robots humanoides. El enfoque ideal para la sincronización es que cada robot tenga acceso a la posición de todos los demás robots. En cambio, el enfoque de detección de quórum le da a cada robot acceso a una variable global como la posición promedio o el tiempo promedio del reloj. Cada robot también puede cambiar esta variable porque contribuye al promedio.

La idea es que si cada robot intenta sincronizarse con este promedio global, el enjambre en su conjunto debería mantener un buen tiempo.

Estos muchachos prueban su enfoque con un grupo de ocho robots NAO construidos por la empresa francesa de robótica Aldebaran. Cada uno tiene un reloj interno que intenta sincronizarse con un tiempo promedio global mantenido por un servidor central.

Es importante señalar que el servidor no actúa como maestro con los robots como esclavos que simplemente siguen su señal. Si se pierde la conexión con la central, los robots simplemente continúan con la rutina pero sin sincronía centralizada.

En cambio, el servidor central es más como una especie de entorno en el que los robots pueden sentir e interactuar.

Esta disposición tiene la ventaja significativa de que si un robot se cae, simplemente puede volver a levantarse y unirse nuevamente cuando haya resincronizado sus movimientos con el grupo ( ver video ).

Este trabajo es parte de un desarrollo más amplio en robótica. La llegada de robots humanoides relativamente baratos de Aldebaran y otras compañías significa que ahora es posible la sincronización a gran escala de enjambres humanoides.

Eso es interesante porque mientras que la sincronía permite que una gran cantidad de robots hagan lo mismo al mismo tiempo, como bailar o marchar, también permite que una gran cantidad de robots realicen tareas diferentes pero relacionadas al mismo tiempo.

En otras palabras, la sincronía es una tecnología habilitadora para la cooperación a gran escala. Y eso abre el camino a un conjunto completamente nuevo de tareas que los robots podrían hacer: piense en la fabricación y la construcción. Quizás incluso la construcción de nidos.

Ref: arxiv.org/abs/1205.2952 : Sincronización y detección de quórum en un enjambre de robots humanoides

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