Equivalente al alunizaje para robots: montaje de una silla IKEA

Los humanos han temido durante mucho tiempo que los robots se apoderen del mundo. La verdad, sin embargo, es más prosaica. Ciertamente, los robots han revolucionado ciertas tareas, como la fabricación de automóviles, por ejemplo.

Pero en muchas tareas del mundo real, los robots ocupan un pobre segundo lugar después de los humanos. Les resulta imposible trabajar en el entorno desordenado y abarrotado al que los humanos se las arreglan fácilmente. Tienen dificultad para ubicar y recoger objetos pequeños y carecen del control preciso para ensamblar componentes.

Todos estos problemas se ejemplifican en una sola tarea: el montaje de una silla IKEA. Esta es una actividad que muchos humanos habrán realizado con diversos grados de éxito, pero que los robots simplemente no pueden completar. Al menos no todavía.

Ahora, Francisco Suarez-Ruiz y Quang-Cuong Pham, de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, se han fijado el objetivo de montar una silla de IKEA utilizando un robot. Y hoy, revelan el progreso que han logrado. Su robot no es del todo capaz de completar toda la tarea, pero ha dado pasos significativos en esa dirección.

El robot en cuestión consta de dos brazos con capacidad de movimiento de seis ejes, cada uno equipado con pinzas paralelas para recoger objetos. Estas pinzas no pueden manipular objetos en la mano una vez que se levantan. Sin embargo, son comunes en la industria, por lo que cualquier lección que aprendan Suarez-Ruiz y Pham será ampliamente aplicable.

Las pinzas también tienen sensores de fuerza para determinar qué tan fuerte están agarrando y qué tan poderosamente empujan los objetos para que entren en contacto. El robot también tiene un sistema de visión que consta de seis cámaras que pueden rastrear hasta cinco objetos con una precisión posicional de alrededor de tres milímetros.

Es un equipo impresionante, pero se enfrenta a un adversario formidable en la forma de una silla IKEA.

Suarez-Ruiz y Pham han dividido el trabajo de ensamblaje en varias subtareas. Uno de ellos es la inserción de un pequeño cilindro de madera, una espiga, en un agujero en otro palo de madera.

Esta actividad en sí se compone de tres tareas. Primero, un brazo tiene que ubicar y levantar la espiga. En segundo lugar, el otro brazo tiene que localizar y recoger el palo de madera. Finalmente, el robot tiene que localizar el agujero e insertar la espiga en él.

Ese robot inmediatamente se encuentra con una serie de problemas. La primera es que el pasador tiene solo unos pocos milímetros de tamaño y está muy cerca del límite de precisión posicional del sistema de visión.

Suarez-Ruiz y Pham resuelven esto con un protocolo en el que el robot coloca las pinzas paralelas cerca del pasador, mientras siente que está en contacto con la mesa. Luego cierra su agarre lentamente para agarrar la espiga.

El palo es más fácil de agarrar. Pero el agujero en su interior es difícil de localizar porque también está en el límite de lo que la visión del sistema puede detectar.

Suarez-Ruiz y Pham tienen otro protocolo para solucionar esto. El robot coloca la espiga en el palo cerca del agujero y realiza una secuencia de movimientos preprogramados para trazar la forma de la superficie y sus bordes usando sus sensores de fuerza. Luego explora la superficie cerca del agujero empujando suavemente la espiga contra la superficie hasta que entra en el agujero.

Y eso es todo: la primera inserción robótica exitosa de una espiga de madera en un agujero en algo parecido a las condiciones del mundo real. Suarez-Ruiz y Pham han publicado un video de su robot en acción aquí .

Ese es un paso importante hacia la engañosamente difícil tarea de armar una silla IKEA. Y el dúo está decidido a ir más allá. Este trabajo continuará hasta completar todas las tareas requeridas para ensamblar una silla IKEA, dicen.

Por supuesto, las condiciones no son exactamente las que la mayoría de los humanos tienen que afrontar. Las piezas son claramente visibles sobre una mesa blanca con buena iluminación, en lugar de esparcidas por el suelo en un ático mal iluminado rodeado de embalajes de cartón. Tampoco hay otras distracciones como piezas faltantes, ayudantes sabelotodo o niños gritando de fondo.

Pero quizás el mayor problema es que este sistema no puede interactuar con los humanos, quienes deben mantenerse alejados por completo para que el robot no los lastime. Ese es un problema con el que otros grupos están comenzando a lidiar.

Quizás juntos, estos grupos crearán una máquina que pueda completar con éxito tareas que requieren un control motor fino, en una amplia gama de condiciones del mundo real sin dañar a los humanos que los rodean. En muchos sentidos, este objetivo es el equivalente a los alunizajes para la robótica: es una tarea extremadamente difícil, pero fácil de imaginar, que podría tener un gran impacto en la humanidad.

Para cuando eso suceda, los robots realmente se habrán convertido en electrodomésticos útiles que bien pueden hacerse cargo de algunos aspectos de nuestro mundo.

Ref: arxiv.org/abs/1509.04806 : Un marco para ensamblaje robótico fino

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