Roombot Swarm crea muebles móviles bajo demanda

Estos son algunos ejemplos de lo que puede hacer el enjambre más reciente de Roombots:

El video muestra una combinación de comportamientos autónomos a nivel de sistema para tareas coordinadas complejas y control manual para demostrar capacidades de hardware específicas o nuevas funcionalidades que aún están en la etapa de prueba de concepto. Por ejemplo, el video de formación de la silla es todo autónomo (a excepción de ese pequeño empujón humano), al igual que el usuario sigue, evita y rastrea la mano, usando un Kinect montado en el techo y una computadora externa. Los Roombots que mueven la mesa de café se controlan manualmente, y la apertura de la botella es una combinación de control del usuario y primitivas de movimiento.

Los Roombots mismos han evolucionado bastante en los últimos cinco años. La mecánica interna se ha rediseñado, con una nueva caja de cambios de baja holgura, un nuevo mecanismo de conexión y una nueva electrónica. También es nuevo el sistema de pinzas, los LED, los focos y los sensores de proximidad. Y lo más importante, el número de módulos Roombot activos ha aumentado de solo dos (el mínimo que necesita para experimentar con la funcionalidad básica de acoplamiento y desacoplamiento y movimiento) a 13, que es suficiente para hacer cosas mucho más emocionantes.

Si bien los Roombots (y otros robots modulares) tienen muchas ventajas potenciales, que incluyen un costo por módulo relativamente bajo, robustez a través del reemplazo fácil de módulos que funcionan mal y versatilidad inigualable, también son mucho más difíciles de diseñar y programar que los robots de tareas múltiples, y el uso de robots modulares es inevitablemente un compromiso: casi siempre puede diseñar un robot dedicado que sea mejor en una tarea específica de lo que podrían ser sus robots modulares. Pero cuando la adaptabilidad es importante, en situaciones en las que no necesariamente se puede saber de antemano qué necesitarán hacer sus robots o cuando su tarea cambia todo el tiempo, los robots modulares como los Roombots (los investigadores esperan) valen la molestia adicional.

Parte de lo que el proyecto Roombots está trabajando ahora es explorar a través de pruebas físicas exactamente lo que pueden hacer un montón de módulos Roombots, y si agregar algunas herramientas al enjambre de módulos homogéneo podría habilitar nuevas capacidades útiles. Lo más ambicioso es la manipulación de objetos, lo cual es todo un desafío para robots como estos. Los investigadores de EPFL lograron meter una pequeña pinza de bloqueo en un solo hemisferio de un módulo Roombots, que es capaz de recoger la mayoría de los objetos pequeños y rígidos que están a su alcance. No hay mucho al alcance de un solo módulo, pero ahí es donde entra en juego la naturaleza enjambre de Roombots, porque es fácil hacer que el módulo de agarre sea el final de un brazo arbitrariamente largo (¡y móvil!) De Roombots para aumentar su espacio de trabajo.

Gran parte de este documento parece ser solo sobre la gente de EPFL jugando con los Roombots para ver qué es posible, qué es práctico y qué necesita más trabajo, lo que honestamente parece ser una razón fantástica para publicar un artículo sobre robótica. Todavía están trabajando para que los módulos se conecten entre sí de manera robusta, así como para tratar de manejar la deformación que ocurre cuando los Roombots forman estructuras más grandes, pero la esperanza es que modelar más completamente la física de los Roombots podría conducir a una mejor autonomía . También se debe tener en cuenta que la generación actual de Roombots, a pesar de poder autoensamblarse en cosas como mesas y sillas, en realidad no puede soportar tanto peso, y que sentarse en una silla Roombots probablemente lo aplastaría. Es probable que sea necesario un rediseño completo para que Roombots avance hacia aplicaciones del mundo real, y los investigadores ya están pensando en actualizaciones que incluyan sistemas de visión, control distribuido e incluso una “piel artificial” para la interacción humana segura.

Para más detalles, hablamos por correo electrónico con Simon Hauser y Mehmet Mutlu de EPFL.

IEEE Spectrum: los muebles adaptables son una aplicación única para robots modulares. ¿Por qué se enfoca en ellos?

Simon Hauser y Mehmet Mutlu: Muebles es solo una aplicación posible para Roombots. Otras aplicaciones podrían incluir tecnologías espaciales reconfigurables (en una estación espacial, satélite o estación planetaria), líneas de fábrica reconfigurables, espacios de trabajo y conferencia reconfigurables, piezas de arte interactivas y entretenimiento educativo. Pero nos gusta la idea de los muebles de asistencia porque ayuda a las personas a imaginar qué se puede hacer con esta tecnología colocándola en su vida diaria, y también porque creemos que una persona con movilidad limitada podría beneficiarse mucho al tener un entorno robótico completo (incluidos los muebles) que es de ayuda. Creemos que es un área poco explorada, ya que muchos robotistas se centran en crear servidores robóticos multipropósito.

Si bien la cuestión de la modularidad puede ser de naturaleza filosófica, el resultado para nosotros es el siguiente: si desea un robot que sobresalga en una cosa, la modularidad es el camino equivocado. La fuerza de la modularidad se muestra cuando se solicitan diferentes tareas o se requieren funciones (aunque cada función se ejecutará de manera menos óptima que un diseño dedicado). La pregunta ahora es: ¿dónde podemos encontrar situaciones en las que se necesiten diferentes funciones y donde sacrificar el rendimiento sea aceptable? Esta es, en nuestra opinión, una pregunta muy difícil de responder, pero creemos que los muebles reconfigurables tienen el potencial de caer en esta categoría, al mismo tiempo que abordan un problema espacial cada vez mayor en las áreas urbanas. Dentro de este marco, podemos explorar todas las capacidades de Roombots (autoconfiguración, movilidad, manipulación, interacción, interfaz) con enlaces directos a aplicaciones del mundo real.

¿Por qué hacer Roombots de este tamaño particular? ¿Podrías hacerlos más grandes o más pequeños?

En principio, sería interesante explorar otras escalas. Mucho más pequeño (similar a los robots en Big Hero 6) sería genial, pero sería difícil. Los robots más grandes serían mucho más simples técnicamente. Depende de las aplicaciones.

Por lo general, podemos decir que más pequeño suena mejor, si la misma funcionalidad puede integrarse en un paquete más pequeño. Pero también queríamos cierta flexibilidad dentro de los módulos para poder agregar más funciones según sea necesario. Para ciertas aplicaciones, como los muebles, tener un solo módulo más grande, quizás del tamaño de un taburete real, puede ser más práctico. Sin embargo, los módulos más grandes serían más difíciles de hacer experimentos en el laboratorio con docenas de módulos (necesitaríamos mucho más espacio), más caros de producir y lo suficientemente fuertes o pesados ​​como para tener problemas de seguridad, por lo que se necesitarían características de seguridad adicionales. Significaría un desarrollo de ingeniería significativo en lugar de una prueba más rápida de investigación de concepto. El tamaño actual también es lo suficientemente grande como para embalar motores y baterías fuertes, mientras que es lo suficientemente pequeño como para ser fácilmente mantenible.

La manipulación parece particularmente desafiante para Roombots. ¿Por qué es importante implementar?

Poder manipular objetos, modificar el entorno, es una capacidad fundamental que se espera de muchos robots. Pero, la idea central de Roombots es crear módulos que puedan hacer todo. ¡Y también se necesita manipulación para hacer todo! Para muebles de asistencia, una habilidad útil del robot sería poder levantar un objeto que se ha caído al suelo (como un control remoto, anteojos o un bolígrafo) y llevarlo a una persona en silla de ruedas. Los módulos también podrían traer un vaso de agua o un libro.

Han pasado 10 o 20 años y todos mis muebles son Roombots. ¿Puedes describir cómo sería un día para mí?

Diez años aún es temprano, pero dentro de 20 a 50 años …

Te despiertas en una cama hecha de módulos Roombots. Mientras se lava la cara y se cepilla los dientes, la cama Roombots se reconfigura en una mesa y una silla para prepararse para el desayuno. Mientras estás en el trabajo, invitas a algunos amigos a venir a tomar una cerveza y un juego de mesa más tarde. Por lo tanto, sus muebles en el hogar se reorganizan en un sofá y una mesa de café. Mientras los humanos preparan el juego, la mesa Roombots va a la cocina y trae unas cervezas y bocadillos y los lleva a la sala de estar. Mientras tanto, un foco de Roombots sube al techo para crear una atmósfera más inmersiva para el juego de mesa utilizando la luz direccional de colores y los anillos LED. Mientras juega, un humano deja caer una pieza del juego de mesa al suelo. Los manipuladores de Roombots unidos a la mesa de café lo recogen del suelo y lo vuelven a colocar en el tablero colaborando entre sí. Y finalmente, mientras los invitados se van, Roombots vuelve a crear la cama para terminar el día.

Se podría imaginar un escenario diferente para una persona en silla de ruedas con un padre anciano. Los muebles podrían ayudar con las transiciones de la cama a la silla de ruedas. Los muebles podrían moverse fuera del camino cuando el usuario cruza su departamento y luego regresar a su lugar original. Un taburete móvil podría seguir a los padres y permanecer cerca cuando dan algunos pasos en caso de marearse. En caso de emergencia, como una caída, un taburete Roombot podría acercarse a la persona en el suelo para permitir una llamada telefónica activada por voz y brindar apoyo para ponerse de pie.

Estas son solo algunas ideas, ¡tenemos muchas más!

En el futuro, ¿cree que los mayores desafíos para el desarrollo de Roombots (y otros robots modulares) serán en hardware o en software?

Es difícil separar hardware y software en robótica. Pero, considerando el hecho de que podemos hacer más en simulación y menos con el hardware real, podemos decir que hay más desafíos de hardware. En el lado del software, un gran desafío que queda por resolver es cómo crear interfaces de usuario simples con usuarios novatos. Hasta ahora, hemos probado diferentes opciones: reconocimiento de gestos, plastilina para construir estructuras, realidad aumentada e interacciones con el teclado, pero hasta ahora solo con usuarios expertos.

¿En qué estás trabajando después?

El proyecto está en espera hasta que obtengamos nuevos fondos. Una propuesta bajo revisión es usar Roombots como bloques de construcción para diseñadores. Otro sueño sería impulsar aún más el escenario de asistencia anterior para una persona en silla de ruedas y equipar un apartamento de prueba para evaluar las ventajas y desventajas de las diferentes soluciones posibles. Y nos encantaría colaborar con cualquier persona interesada, incluidos artistas, diseñadores y otros robotistas. ¡Todavía hay muchas cosas por explorar!


Roombots extendido: desafíos en la próxima generación de robots modulares autoconfigurables y su aplicación en muebles adaptativos y de asistencia, ”Por S. Hauser, M. Mutlu, P.-A. Léziart, H. Khodr, A. Bernardino y Auke Ijspeert de EPFL e IST Lisboa, se publica en Robótica y Sistemas Autónomos.

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