Di­se­ñan una mano ro­bó­ti­ca para una in­ter­ac­ción más ami­ga­ble en­tre hu­mano y ro­bot

Un equi­po de in­ves­ti­ga­do­res de la Uni­ver­si­dad Po­li­téc­ni­ca de Ma­drid, ha desa­rro­lla­do nue­vos con­cep­tos de di­se­ño para in­te­grar la me­cá­ni­ca y la elec­tró­ni­ca den­tro de la mano de un robot humanoide, que per­mi­te una co­mu­ni­ca­ción más ami­ga­ble con los hu­ma­nos y fa­vo­re­ce su in­ter­ac­ción so­cial.

Ma­no­Pla es una mano ro­bó­ti­ca cuya fi­na­li­dad es la co­mu­ni­ca­ción ges­tual. Ha sido idea­da y desa­rro­lla­da por in­ves­ti­ga­do­res del Cen­tro de Au­to­má­ti­ca y Ro­bó­ti­ca (CAR), un cen­tro mix­to de in­ves­ti­ga­ción de la Uni­ver­si­dad Po­li­téc­ni­ca de Ma­drid (UPM) y el Con­se­jo Su­pe­rior de In­ves­ti­ga­cio­nes Cien­tí­fi­cas (CSIC).

Su di­se­ño está ins­pi­ra­do en una mano real, y es de bajo peso. Con este ob­je­ti­vo, se han adop­ta­do so­lu­cio­nes ima­gi­na­ti­vas y ori­gi­na­les en su desa­rro­llo. Ma­no­Pla per­mi­ti­rá a ro­bots guía o de asis­ten­cia transmitir, de for­ma más na­tu­ral, el én­fa­sis, cier­tos sen­ti­mien­tos y emo­cio­nes, enriqueciendo de esta forma la comunicación humano-robot.

En la ro­bó­ti­ca so­cial, se bus­ca de for­ma par­ti­cu­lar una in­ter­ac­ción ami­ga­ble y na­tu­ral con el ser hu­mano. En una con­ver­sa­ción con otra per­so­na, la co­mu­ni­ca­ción ges­tual pue­de ser tan rica e in­clu­so más elo­cuen­te que la ver­bal. Por ese mo­ti­vo, en la úl­ti­ma dé­ca­da, exis­ten mu­chos desa­rro­llos e in­ves­ti­ga­cio­nes que se cen­tran en esa ca­pa­ci­dad in­ter­ac­ti­va del ro­bot.

Por ejem­plo, en la Es­cue­la Téc­ni­ca Su­pe­rior de In­ge­nie­ría y Di­se­ño In­dus­trial (ET­SI­DI) de la UPM, se ha desa­rro­lla­do un ro­bot so­cial hu­ma­noi­de Hi­dal­go y, para él, se decidió diseñar una mano robótica lo más pa­re­ci­da a la mano hu­ma­na en cuan­to a tér­mi­nos de mo­vi­li­dad.

Los en­sa­yos rea­li­za­dos de im­pac­to, de mo­vi­li­dad y de aga­rre han des­per­ta­do in­te­rés en el ám­bi­to de la ro­bó­ti­ca so­cial, de modo que par­te de su desa­rro­llo ha sido pu­bli­ca­do en la re­vis­ta In­ter­na­tio­nal Jour­nal of So­cial Ro­bo­tics.

Cada elemento tiene su función

El re­sul­ta­do de esta in­ves­ti­ga­ción, lle­va­da ade­lan­te por in­ves­ti­ga­do­res del gru­po de Ro­bó­ti­ca y Ci­ber­né­ti­ca en el CAR-UPM-CSIC, es un prototipo funcional con 17 ar­ti­cu­la­cio­nes con­tro­la­bles más cua­tro pa­si­vas.

Las cua­tro ar­ti­cu­la­cio­nes de los de­dos son im­pul­sa­das por tres mo­to­res (si­guien­do el mo­de­lo pro­pues­to por el as­tro­nau­ta hu­ma­noi­de Ro­bo­naut). El pul­gar, por su sin­gu­la­ri­dad, con­tro­la las cua­tro ar­ti­cu­la­cio­nes con las que se ha mo­de­la­do. Ade­más, la pal­ma puede combarse, lo­gran­do emu­lar de una for­ma ex­cep­cio­nal la mor­fo­lo­gía hu­ma­na y sus mo­vi­mien­tos.

Dado que Ma­no­PLA es to­tal­men­te au­to­con­te­ni­da, tan­to por los sis­te­mas de ac­tua­ción como por el con­trol (cuen­ta con su pro­pio mi­cro­con­tro­la­dor para re­gu­lar to­dos los mo­vi­mien­tos y me­dir y ser­vir la in­for­ma­ción), el pro­ble­ma fí­si­co más re­le­van­te que se ha dado es la limitación del espacio que ofre­ce el dis­po­si­ti­vo.

La uti­li­za­ción de mé­to­dos de di­se­ño me­ca­tró­ni­cos que po­nen en co­mún los tres cam­pos tra­ta­dos —me­cá­ni­ca, elec­tró­ni­ca y pro­gra­ma­ción— ha hecho posible la elaboración del prototipo final to­tal­men­te fun­cio­nal. En este di­se­ño se apro­ve­cha todo. Esto quie­re de­cir que la pla­ca elec­tró­ni­ca es es­truc­tu­ral, e in­clu­so lle­va in­te­gra­dos to­dos los sen­so­res po­si­bles, adap­tan­do la me­cá­ni­ca de los de­dos y de los sen­so­res para que esto sea po­si­ble. Ade­más, se han desarrollado soluciones específicas para lograr accionamientos elásticos con unos trans­duc­to­res ar­ti­cu­la­res óp­ti­cos de con­fi­gu­ra­ción y di­se­ño no­ve­do­so y es­pe­cí­fi­co.

To­das es­tas so­lu­cio­nes ha­cen que la mano sea un pro­yec­to de in­ge­nie­ría mi­nu­cio­so, con identidad propia, que ha bus­ca­do cons­tan­te­men­te so­lu­cio­nes al­ter­na­ti­vas  a pro­ble­mas de di­fí­cil re­so­lu­ción. El di­se­ño soft­wa­re ha sido es­tu­dia­do en de­ta­lle para lo­grar un con­trol ab­so­lu­to en la mano ro­bó­ti­ca. Gra­cias a la pro­gra­ma­ción del mi­cro­con­tro­la­dor a bajo ni­vel se han podido optimizar los ciclos de ejecución y se han con­tro­la­do las fre­cuen­cias de pro­ce­sa­mien­to de cada uno de los ele­men­tos.

Tam­po­co la apa­rien­cia ex­ter­na que tie­ne la mano es me­ra­men­te de­co­ra­ti­va. Cada una de las pie­zas, tan­to de los de­dos como de la pal­ma, forman parte de algún mecanismo interno, por lo que la apa­rien­cia fi­nal vie­ne to­tal­men­te li­ga­da por la fun­cio­na­li­dad.

En to­tal, Ma­no­Pla pesa solo 250 gra­mos, in­te­gra 17 motores y 17 sen­so­res, y cuen­ta con 22 articulaciones, con su res­pec­ti­va elec­tró­ni­ca de po­ten­cia y su sis­te­ma de con­trol. Lo úni­co que no in­te­gra es una batería, dado que se con­si­de­ra que siem­pre ten­drá que es­tar so­por­ta­da por un bra­zo ro­bó­ti­co a tra­vés del cual le lle­ga la ener­gía ne­ce­sa­ria para su fun­cio­na­mien­to.

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