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Una mano amiga robótica
Un nuevo robot de Georgia Tech entiende los comandos que se dan con una herramienta sencilla: un puntero láser estándar. En un video de demostración, una persona reclinada en una silla enciende un láser verde y lo entrena en un teléfono inalámbrico en el piso a unos metros de distancia. Un robot delgado de cinco pies y siete pulgadas llamado Elevated Engagement, o El-E para abreviar, fija el teléfono, gira, lo agarra y se lo devuelve al usuario en una versión robótica de fetch.
Listo para buscar: El nuevo robot de asistencia domiciliaria de Georgia Tech se encuentra aproximadamente a la altura de una persona, con dos ojos de cámara que pueden enfocarse en el lugar proyectados por un puntero láser. Su brazo equipado con sensor de aproximadamente dos pies de largo puede extenderse hasta el suelo o hasta las mesas para recoger artículos livianos.
Mientras que los robots acompañantes se han abierto camino en nuestros hogares durante un tiempo, desde las mascotas digitales Furbys y Tamagotchi hasta la foca bebé terapéutica Paro, El-E está un paso más cerca de un robot automatizado que puede, por ejemplo, limpiar una casa entera o Lava los platos. Sin embargo, aún quedan muchos obstáculos en áreas como la navegación, el agarre y la comunicación.
El-E, construido por el Healthcare Robotics Lab en Georgia Tech, es el primer robot guiado por puntero láser, un método más exacto que el gesto o el habla humanos, que los investigadores de robótica han probado en el pasado. Según el investigador principal del proyecto, Charles Kemp , el enfoque se inspiró parcialmente en los tetrapléjicos que se comunican con los monos ayudantes a través de láseres. Es una interfaz de apuntar y hacer clic, dice Kemp. Los usuarios apuntan el láser a lo que quieren y luego a donde quieren que vaya: a ellos mismos, a otra persona o hacia otra superficie.
Además, El-E es también el primer robot que recupera de forma autónoma objetos de superficies de diferentes alturas en un entorno no cartografiado. Si bien los robots han buscado objetos en mesas y estantes antes, siempre necesitaron conocer el diseño de un entorno estático. El-E, por el contrario, puede trabajar en una nueva sala sin mapa e interactuar con mesas nuevas o movidas utilizando su propio láser incorporado para detectar superficies.
Multimedia
Vea el nuevo robot asistente El-E de Georgia Tech en acción.
El laboratorio de Kemp está desarrollando el robot en colaboración con Julie Jacko, directora del Instituto de Informática de la Salud y profesora de la Universidad de Minnesota, y Jonathan Glass, que dirige un centro en Emory que investiga la esclerosis lateral amiotrófica o ELA (enfermedad de Lou Gehrig). ). El equipo usó varios componentes listos para usar para construir la mayor parte del bot y agregó la nueva interfaz de puntero láser en su cabeza. La primera parte de la interfaz es una cámara acoplada a un espejo hiperbólico que la hace omnidireccional para que pueda ver cualquier objeto iluminado por el puntero. El robot gira sus dos ojos (cámaras de alta resolución) hasta que se encuentran frente al punto marcado por el puntero láser. Luego, el robot triangula la información de las cámaras para estimar la posición del objeto en el espacio tridimensional. Una vez que El-E localiza un objeto, declara su éxito diciendo la palabra ding y girando hacia él.
El uso de un puntero láser en El-E abre una nueva forma para que las personas interactúen con los robots, dice Andrew Ng , profesor de informática en la Universidad de Stanford, que ha seguido de cerca el trabajo de Kemp. Creo que esta es una forma de interactuar con robots que resultará útil en muchas más aplicaciones.
Para comenzar el proceso de recoger un objeto, El-E usa su telémetro láser para determinar si el objeto está en el piso o en una superficie elevada. Si está en el suelo, El-E se mueve hacia el objeto y baja su telémetro láser para escanear el suelo. Si el objeto está elevado, El-E usa el telémetro para identificar el borde de la superficie de la mesa o escritorio donde descansa el objeto. Una vez que se acopla a la mesa, El-E escanea la superficie y utiliza una cámara en su mano para mirar hacia abajo y segmentar visualmente el objeto, asumiendo que la mesa tiene una textura visual uniforme. Hasta ahora, El-E puede seleccionar correctamente un objeto entre otros, siempre que estén espaciados. El equipo aún no ha probado los objetos agrupados o superpuestos.
Aprendiz rapido: El-E puede recuperar objetos que un humano indica con un láser de mano. Aquí, El-E le entrega a su creador Charles Kemp una toalla de tela, tradicionalmente un objeto difícil de recoger para los robots debido a su maleabilidad. Usando sensores visuales y táctiles en su brazo y mano, el robot puede agarrar elementos que no ha encontrado antes.
La pinza de mano desciende y se orienta de la mejor manera para agarrar el objeto, mientras que los sensores en las yemas de los dedos evitan que la mano aplaste el objeto o lo deje escapar de su agarre. Si El-E no puede agarrar el objeto la primera vez que lo intenta, su sistema de retroalimentación se activa para reevaluar la posición del objeto con el telémetro láser y probar otras orientaciones con la pinza. Hacer que el robot sepa que ha fallado y probar diferentes estrategias mejora significativamente el rendimiento, dice Kemp. Si bien los robots pueden realizar tareas complejas en entornos rígidamente controlados como una fábrica de automóviles, las situaciones y objetos impredecibles son, en este momento, la perdición de un robot. En el pasado, los investigadores hicieron que los robots memorizaran la forma de los objetos. Actualmente, una gran cantidad de investigadores están enseñando a los robots a identificar nuevos objetos de diferentes maneras. El robot Stair de Ng, por ejemplo, se basa en técnicas de aprendizaje automático, a través de las cuales se le muestra cómo recoger tipos de objetos hasta que finalmente diseña sus propias estrategias. (Consulte Su asistente personal robótico).
Hasta ahora, El-E puede recoger vasos, botellas, teléfonos y paños de cocina (algo complicado para los robots debido a su falta de forma). Cuando El-E ha agarrado un objeto, pronuncia un caprichoso Bob, es tu tío y sigue el láser hasta el usuario o una superficie designada. Usando un software estándar de detección de rostros, El-E proclama la forma de vida detectada mientras ofrece el objeto.
El-E es una demostración muy convincente de lo que es posible hoy, dice Josh Smith , científico investigador senior de Intel Research Seattle, que trabaja en agarre robótico. Agrega que El-E es solo el comienzo. Los investigadores aún tienen que descubrir cómo los robots pueden agarrar objetos de formas más complejas o más pesados, así como objetos en entornos desordenados o almacenados entre muchos elementos idénticos (tenedores en un cajón, por ejemplo). El desarrollo continuo de la búsqueda de robots es esencial, dice Smith, porque es un bloque de construcción a partir del cual puede construir muchas otras aplicaciones de robots personales y potencialmente incluso militares.
Creo que algún día en el futuro, los robots domésticos serán tan comunes en nuestras casas como lo son los autos en nuestro garaje hoy, y tan indispensables, dice Ng, quien está en el proceso de enseñarle a su robot Stair a calentar un burrito congelado en el microondas. Si bien existen el hardware y la maquinaria para fabricar asistentes robóticos completamente funcionales, el software debe mejorarse antes de que la gente tenga robots que limpien sus casas, dice Ng.
Además de facilitar la vida cotidiana a las personas, los robots ayudantes podrían permitir que las personas mayores y las personas con discapacidades motoras vivieran de manera más independiente. Por ejemplo, El-E podría recuperar un frasco de prescripción médica o un teléfono caído, algo que podría ser imposible para una persona con discapacidades graves. El siguiente paso para El-E es trabajar con personas con ELA, un trastorno neurodegenerativo devastador que afecta gravemente la movilidad. Existe una enorme oportunidad para mejorar la calidad de vida de las personas y tener un impacto en la atención médica, dice Kemp. Los estudios en curso con el centro de ELA de Emory este verano probarán El-E con pacientes de ELA para ver si puede satisfacer sus necesidades con éxito. Eventualmente, el equipo espera que El-E encienda interruptores de luz y abra puertas.