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La humanidad ha estado fascinada durante mucho tiempo por lo que hoy llamaríamos robots. En todo el mundo se cuentan historias, desde el autómata cantor del taoísta Liezi y el gigante de bronce Talos que patrullaba las costas de Creta hasta leyendas sánscritas de máquinas que custodiaban las reliquias de Buda y los golems del folclore judío.

La revolución industrial transformó la tecnología y reprogramó nuestro imaginario colectivo. Por primera vez en la historia, la mecanización ofrecía la esperanza de acabar por fin con el trabajo agotador y apartar a los trabajadores de funciones peligrosas. Esta situación también ha servido a los escritores de ciencia ficción, ya que las máquinas pensantes fabricadas reemplazaron poco a poco a los autómatas de la historia antigua.

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Aunque todavía no se han materializado las fantasías de androides soñadores y sublevaciones de la inteligencia artificial, los robots son cada vez más parte del paisaje social contemporáneo. Ya sea en la fabricación, el embalaje, el transporte, la búsqueda y el rescate o la exploración espacial, su generalización sugiere que formarán parte de la próxima gran odisea de la humanidad.

La perspectiva de un futuro robotizado es apasionante, pero la tecnología aún se encuentra en fase de desarrollo. Hay interrogantes que persisten sobre los robots, desde la punta de sus dedos hasta la planta de sus pies. Hoy en día, los estándares juegan un papel fundamental en la búsqueda de soluciones por parte de los expertos en robótica, sobre todo mediante la introducción de rigor y repetibilidad en las pruebas. El Comité de robótica, automatización y sistemas autónomos (F45) está a la cabeza en la labor de establecer las bases de esta tecnología emergente.

Desplazamientos del robot

La locomoción es una de las preocupaciones básicas de la robótica y el movimiento de los robots se ha investigado durante muchas décadas. Para que los robots sean eficaces, tienen que poder ir del punto A al punto B y hacerlo de forma inteligente. Además, los robots deberán ser cada vez más capaces de desplazarse por entornos compartidos con seres humanos, sin convertirse en un peligro en el proceso.

Estos aspectos motivan una propuesta de estándar, los métodos de prueba para el rechazo de perturbaciones en robots con extremidades (WK86916). Según Adam Norton, director asociado del Centro NERVE de la Universidad de Massachusetts Lowell y presidente del Comité F45, los robots con extremidades tienen algunas ventajas en comparación con los robots con ruedas u orugas, aunque también plantean retos únicos.

“Los sistemas con extremidades tienen muchas ventajas que los sistemas terrestres no tienen, como subir, pasar por encima o rodear obstáculos”, explica Norton. “Presentan un nivel adicional de complejidad. Si no se puede equilibrar, ni siquiera podemos hablar de que haga otra cosa. Es una especie de capacidad habilitante que permite realizar otras tareas”.

El dr. Bowen Weng, investigador científico del Centro de Investigación del Transporte adscrito a la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carretera (NHTSA), agrega que es necesario realizar una importante labor para establecer una base de referencia que permita probar y verificar los robots con extremidades.

“El problema de los robots con extremidades es que no tenemos una noción de seguridad bien establecida desde el punto de vista de la estandarización”, afirma Weng. “Cuando me incorporé a ASTM, empecé a hacer una lista de los temas de trabajo que querríamos resolver. ¿Qué se está probando? ¿Se está probando en conjunto? ¿Se va a diferenciar por categorías? Porque, en vehículos, tenemos diferentes categorías, como vehículos ligeros o camiones pesados. ¿Qué tipo de equipo se utilizará para que sea repetible? ¿Cómo se establecen los parámetros? Todo está a debate”.

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Para formular estas preguntas, Weng recurrió a su experiencia en la seguridad de vehículos, que demuestra lo que la industria automotriz ha aprendido a lo largo de su historia. No obstante, Weng apareció en el radar de ASTM después de que un artículo de Ohio State News pusiera de relieve su estudio sobre la mejora de los ensayos de robots con extremidades. Weng afirma que a los 30 minutos de la publicación de dicho artículo, Aaron Prather, director del Programa de robótica y sistemas autónomos de ASTM, se puso en contacto con él.

De aprobarse, el estándar que surgiera de su conversación sería singular. “Esto es algo que no se había hecho nunca”, afirma Weng. “Piensa en cómo la comunidad ha ido haciendo pruebas. Simplemente, hay que conectarse a Internet y ver videos en YouTube. Hemos tirado de la cuerda, empujado con la mano, pateado con el pie, pegado con un palo, lo que fuera. Pero ninguna de esas metodologías es una forma estándar de realizar pruebas. No son repetibles, no son rigurosas y no se las puede tener como referencia para la caracterización del rendimiento”.

Extienda sus manos

Los comentarios de Weng ponen de manifiesto un notable contraste entre el gran potencial de la robótica para transformar el mundo y la naturaleza elemental de muchas preguntas planteadas por investigadores y desarrolladores. YouTube está plagado de historias de éxito asombrosas y de recopilaciones de “fracasos de robots” que demuestran que los problemas afectan a todas las extremidades robóticas.

Las manos robóticas, también llamadas “efectores finales” o “manipuladores”, son un ejemplo fundamental. Ya sea en la cadena de montaje o en las posibles aplicaciones cotidianas, un robot no es especialmente eficaz si no puede agarrar objetos y hacerlo de forma adecuada. Este tema fue el que influyó en la creación del subcomité sobre agarre y manipulación (F45.05), seguido de una propuesta de método de prueba para efectores finales robóticos de agarre: rendimiento de la fuerza de agarre (WK83863).

La manipulación robótica entraña varios niveles de complejidad. Un nivel se refiere a la evaluación de los propios efectores finales. Un segundo nivel aborda las acciones más complejas de los brazos robóticos que se utilizan en la fabricación, como la inserción de clavijas en agujeros o el roscado de tuercas. El nivel más alto es la manipulación móvil, que introduce sistemas móviles para que los robots puedan funcionar de formas más avanzadas.

Norton afirma que es imprescindible comenzar por los principios básicos. “Si quiere agarrar un objeto y hacer algo con él, debe saber algo sobre su efector final antes de pensar siquiera en las tareas que el brazo es capaz de realizar”, explica. “Para algunas aplicaciones, podría ser la fuerza de agarre en términos de mantener un agarre fuerte, como si se estuviera agarrando un objeto muy pesado. O su agarre debe ser firme, pero está agarrando algo muy frágil, como un huevo. Aún es necesario comprender lo que esta mano es capaz de hacer para mantener un agarre firme sin romper ni deformar el objeto”.

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Si bien la simple observación de los efectores finales robóticos puede parecer una tarea sencilla, hacerlo bien pone mucho en juego para la comunidad robótica. Hay muchos factores que se deben considerar, desde la forma en que un robot reconoce un objeto y lo recoge de forma estable hasta cómo se desplaza en un entorno con el objeto y lo manipula cuando llega a su destino. Seleccionar las herramientas incorrectas puede resultar costoso y, a medida que evoluciona la industria, los errores pueden generar peligros potenciales.

En esta etapa de desarrollo, Norton señala que se necesitan estándares, pero también es necesario permitir la experimentación y la innovación eficaces a medida que se amplía el campo.

“Los estándares juegan un papel muy importante porque existe un panorama tecnológico muy diverso, sobre todo en un campo emergente”, afirma. “No nos interesa determinar la forma en que las personas desarrollan su tecnología. No deseamos alejar a los tecnólogos,
pero sí asegurarnos de que somos capaces de compararlos de forma eficaz o, al menos, de comunicarlos de manera que resulten informativos para el consumidor, en especial, en torno a algo como la seguridad. Esto llena un vacío necesario, más aún porque todavía estamos en los inicios”.