Desarrollan técnica para evitar que los robots colisionen

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Se trata una técnica innovadora que garantiza con un 100 % de precisión que la trayectoria de un robot permanezca libre de colisiones.

Desde que los robots comenzasen a realizar tareas en entornos dinámicos y congestionados, la seguridad ha sido una preocupación constante.

De hecho, una de las mayores amenazas para la seguridad de los robots es la posibilidad de chocar con objetos u otros robots, lo que podría causar daños materiales e incluso lesiones a las personas.

Ahora, para abordar este desafío, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han desarrollado una técnica innovadora que garantiza con un 100 % de precisión que la trayectoria de un robot permanezca libre de colisiones.

“Con este trabajo, hemos demostrado que se pueden resolver algunos problemas desafiantes con herramientas conceptualmente simples”, asegura Alexandre Amice, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y autor principal del estudio.

En concreto, se trata de una técnica basada en la programación de suma de cuadrados (una herramienta capaz de convertir un problema estático en una función), que proporciona una certeza absoluta de que un robot no chocará con ningún obstáculo durante su trayectoria planificada.

La verificación de la seguridad de la trayectoria de un robot es crucial para aplicaciones en entornos complejos y dinámicos.

Peter Werner, también estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación involucrado en la investigación, apunta:

“Esta técnica podría ser especialmente útil para robots que deben moverse rápidamente para evitar colisiones en espacios llenos de objetos, como cocinas comerciales o robots de salud en el hogar que cuiden de pacientes que lo necesiten”.

La clave de esta técnica radica en su capacidad para generar una función hiperplana que se mueve con el robot a lo largo de su trayectoria.

Así lo explica Russ Tedrake, profesor del MIT y autor principal del estudio:

“Nuestra técnica genera una función hiperplana que se mueve con el robot, lo que permite demostrar que toda la trayectoria está libre de obstáculos”.

Además, la eficacia de esta técnica también estriba en que el robot podría precisar cómo es el terreno por el que se mueve.

“Nuestro método es tan preciso que puede distinguir entre trayectorias que difieren solo por milímetros“, afirma Amice.

Esto significa que la técnica puede garantizar la seguridad incluso en entornos muy congestionados donde cada milímetro cuenta.

Pero además de su precisión, este novedoso método también destaca por su velocidad.

Tanto es así, que los investigadores han asegurado que la técnica ofrece garantías de seguridad en solo unos instantes.

“Esta técnica proporciona una prueba en solo unos pocos segundos, lo que la hace mucho más rápida que algunas técnicas alternativas”, señala Werner.

Así las cosas, se considera que estos resultados suponen un enfoque novedoso para certificar que la difícil trayectoria de un robot esté libre de obstáculos, y al mismo tiempo se sirva de herramientas de optimización matemática, convertidas en un software sorprendentemente rápido (y a disposición del público).

No obstante, aún es pronto para que estas máquinas sean capaces de ofrecer una solución a la circulación frenética de entornos más complejos, como podría ser el trafico de vehículos.

Con todo, los expertos creen que podría abrir la puerta a varias líneas de investigación interesantes.

“Si bien este enfoque es lo suficientemente rápido como para ser utilizado con garantías de seguridad en algunas situaciones del mundo real, todavía es demasiado lento para ser implementado directamente en un bucle de planificación de movimiento de robots”, reconoce Amice.

Los investigadores planean ahora acelerar el proceso ignorando situaciones que no requieren comprobaciones de seguridad, como cuando el robot está lejos de objetos con los que podría colisionar.

También quieren experimentar con solucionadores de optimización especializados que podrían funcionar más rápido.

“Los robots suelen tener problemas al chocar con obstáculos debido a las malas aproximaciones que se hacen al generar sus rutas”.

Estos investigadores esperan avanzar con un “nuevo y potente algoritmo para garantizar rápidamente que los robots nunca sobrepasen sus límites, aprovechando cuidadosamente métodos avanzados de la geometría algebraica computacional”, indica Steven LaValle, de la Universidad de Oulu.

El MIT se encuentra inmerso en varios proyectos relacionados con robots que se puedan con total seguridad.

Uno de los enfoques principales es desarrollar algoritmos y sistemas de control que permitan a estas máquinas detectar y evitar obstáculos de manera efectiva y segura en entornos compartidos con humanos y otros objetos.

Según los expertos, estos avances son fundamentales para el desarrollo de futuros autómatas que puedan desempeñar una variedad de tareas en una amplia gama de entornos.

Fuente: arXiv