ARCOS-Lab: con la mirada puesta en el futuro

Expertos de la UCR trabajan en la creación de un robot humanoide de última generación.

El mundo se prepara para nuevas invenciones, tecnologías que hagan más sencilla la vida de muchos, como robots o sistemas que solo se conocen en las películas de ciencia ficción. Y precisamente el Laboratorio de Investigación en Robots Autónomos y Sistemas Cognitivos (ARCOS-Lab), del Instituto de Investigación de Ingeniería (INII) y de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica (UCR), está incursionando en este tipo de proyectos.

Actualmente está en desarrollo un robot humanoide que se espera lleve a cabo tareas o labores en conjunto con personas, que sepa desenvolverse en los diversos ambientes humanos, con todos los obstáculos que esto implica; además, que logre localizarse, comunicarse e interactuar.

Se trata de tecnología de punta que requirió de una investigación previa, donde se simularon 20 millones de objetivos manipulativos para determinar la mejor configuración el montaje para los brazos y manos del robot, de forma que puede realizar tareas bi-manuales de manera eficiente.

Este tipo de proyectos son parte de los avances que tiene la UCR en procesos de investigación y desarrollo de iniciativas que pretenden mejorar la calidad de vida de las sociedades y que tendrán un alto impacto a futuro.

Así lo consideró el rector de la UCR, Henning Jensen, quien añadió que, al contar con el recurso humano altamente especializado, se complementa la inversión hecha en infraestructura y equipamiento, lo que permite desarrollar investigación transdisciplinar de alto nivel, como la que realiza el ARCOS-Lab.

UNIVERSIDAD conversó con Federico Ruiz, coordinador del ARCOS-Lab para conocer a fondo el desarrollo de este robot humanoide, el proceso que se ha llevado a cabo y lo que falta para que se ponga en marcha esta iniciativa.

¿Cuál es el objetivo de ARCOS-Lab?

 — Lo que queremos hacer en el laboratorio es crear robots que ayuden y asistan a las personas en sus tareas de la vida cotidiana, lo que significa estar a su lado colaborándoles.

Sobre todo, nuestro trabajo en esta área está dirigido a facilitar la vida de personas con discapacidades o adultos mayores, que en la mayoría de los casos se sienten incómodos al requerir ayuda de otros o que buscan su propia intimidad.

Este tipo de robots son una herramienta para no depender tanto de otras personas, especialmente cuando se trata de tareas que requieren de manipulación de objetos que pueden provocar lesiones.

Existen muchos robots experimentales, pero no han tenido mucho éxito comercial porque la ayuda que brindan no es tanta, ni dan mucho valor agregado, pero en Costa Rica tenemos la oportunidad y las capacidades para generar e innovar en procesos que realmente hagan la diferencia, como es el caso del robot humanoide que estamos trabajando.

¿Y el robot humanoide que están desarrollando cumple con estos objetivos?

— Este robot es toda una innovación, porque hasta el momento no hay ninguno que logre hacer actividades manipulativas y que logre interactuar en un ambiente humano, participar en situaciones más importantes, haciendo las tareas que realmente requieren las personas, como sostener una pieza complicada, mientras el humano trabaja en desarmar un equipo, sin que el proceso le cause lesiones a su cuerpo.

Trabajamos en un prototipo que pueda percibir la escena, que determine tamaños y dimensiones, alturas correctas, así como posiciones de los objetos con la confiabilidad a la hora de manipularlos, sin dañarlos o romperlos. Esto es posible si se cuenta con la aplicación para que decida la cantidad de rigidez a la hora de tomar algo en sus manos.

Con base en ese tipo de aspectos diseñamos el robot, lo ensamblamos con las partes y características correctas que le permitan cumplir esas funciones.

¿Cómo está ensamblado este robot humanoide?

— Las manos y los brazos se adquirieron con una tecnología única en el mundo, sus articulaciones son suaves, lo que le permite controlar la rigidez con la que se mueve y toma los objetos. Sus brazos son muy precisos, pues cuentan con 7 grados de libertad y las manos 15 articulaciones, la misma estructura que tienen las personas.

En su caso no usamos piernas, sino una plataforma móvil, porque al manipular objetos las piernas representan un reto, pues se debe lidiar con el balance y podría arruinar la manipulación. Está diseñado con ruedas y al estar previsto para funcionar en espacios con dimensiones para personas con discapacidad, puede pasar por las puertas de casas y edificios.

Esta plataforma también cuenta con un control suave, la misma que tiene en los brazos y manos de manera que pueda limitar la fuerza, en caso de golpear a alguien; además cuenta con sensores láser para detectar a las personas y no colisionar.

Estamos en la tercera versión del robot y pronto estará instalada con el resto de las partes. La última es la cabeza que permite percibir los objetos, para ello cuenta con varios sensores con distintos lentes para capturar detalles, así como una cámara térmica para conocer la temperatura, lo cual le funciona en caso de estar cocinando alimentos, saber en qué momento darles la vuelta o apagar el fuego.

Tiene sensores en tres direcciones, captura colores, patrones y formas en tres dimensiones, lo que le da puntos de profundidad, detecta puntos cercanos, los cuales aglomera en una etiqueta y así va entendiendo el escenario en el que se desenvuelve.

¿Qué nivel de avance tiene el robot?

— En estos momentos el robot anda en un 85% de desarrollo, pues ha sido todo un proceso. Las partes de las manos y brazos las compramos a una empresa alemana, de hecho, ya tenemos una mano del robot humanoide y es la única en todo el continente americano. Estamos en proceso de compra de la segunda mano, pues es tan exclusiva que la construyen contra pedido.

La construcción comenzó hace unos 5 años y su ejecución con los primeros materiales hace unos cuatros años.

Esperamos que esté totalmente construido a finales de este año y para el desarrollo final del software que cumpla con todos los requerimientos e innovación e inteligencia artificial podría llevarse una década.

¿Tienen planes de lanzarlo para comercialización pronto?

 — Dado los tiempos que lleva el desarrollo de este robot, es probable que en su totalidad se lleve un tiempo, pero sí consideramos que es posible ir creando capacidades que se puedan aplicar en comercios, industria e incluso hospitales, claro que no con todas sus capacidades de robot humanoide, pero sí con partes automatizadas, como productos extra en el mercado, que permitan trabajar con personas, que se pueda adaptar a procesos productivos.

¿Cuántas personas conforman el ARCOS-Lab?

— En el laboratorio de 45 miembros, tenemos a 7 estudiantes de maestría, (2 de maestría académica de Informática, 5 de maestría académica de Ingeniería Eléctrica). Además, contamos con 2 estudiantes de doctorado que inician el próximo año, un profesor que está realizando estudio de doctorado en el extranjero, un profesor de ingeniería mecánica que también tiene planes de estudiar un doctorado afuera, así como muchos proyectos de bachillerato y de licenciatura de varias carreras como Informática, Ingeniería Mecánica e Ingeniería Eléctrica.


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