Una mano robótica desarrollada en la EPFL puede recoger 24 objetos diferentes con movimientos similares a los humanos que surgen de forma espontánea, gracias a materiales y estructuras flexibles, en lugar de programación.
Al extender la mano para agarrar un objeto, como una botella, generalmente no se necesita conocer su posición exacta en el espacio para cogerla con éxito. Pero, como explica el investigador de la EPFL Kai Junge, si se quiere crear un robot capaz de coger una botella, es necesario conocer con gran precisión todo el entorno.
“Como humanos, no necesitamos mucha información externa para agarrar un objeto, y creemos que esto se debe a las interacciones flexibles que se producen en la interfaz entre un objeto y una mano humana”, afirma Junge, estudiante de doctorado del Laboratorio de Diseño y Fabricación de Robots Computacionales ( CREATE ) de la Escuela de Ingeniería, dirigido por Josie Hughes. “Esta flexibilidad es lo que nos interesa explorar para los robots”.
En robótica, los materiales flexibles son aquellos que se deforman, doblan y aplastan. En el caso de la mano robótica ADAPT (Rigidez Programable Antropomórfica, Diestra y Adaptativa) del Laboratorio CREATE, los materiales flexibles son relativamente simples: tiras de silicona envueltas alrededor de una muñeca y dedos mecánicos, además de articulaciones con resortes, combinadas con un brazo robótico flexible. Pero esta flexibilidad estratégicamente distribuida es lo que permite al dispositivo agarrar una amplia variedad de objetos mediante agarres autoorganizados que surgen automáticamente, en lugar de estar programados.
En una serie de experimentos, la mano ADAPT, que puede controlarse remotamente, logró recoger 24 objetos con una tasa de éxito del 93 %, utilizando agarres autoorganizados que imitaron el agarre humano natural con una similitud directa del 68 %. La investigación se publicó en Nature Communications Engineering .
Inteligencia robótica ‘de abajo hacia arriba’
Mientras que una mano robótica tradicional necesitaría un motor para accionar cada articulación, la mano ADAPT solo cuenta con 12 motores, alojados en la muñeca, para sus 20 articulaciones. El resto del control mecánico se realiza mediante resortes, que pueden endurecerse o aflojarse para ajustar la flexibilidad de la mano, y mediante la «piel» de silicona, que también puede añadirse o retirarse.
En cuanto al software, la mano ADAPT está programada para moverse a través de tan solo cuatro puntos de referencia generales, o posiciones, para levantar un objeto. Cualquier adaptación adicional necesaria para completar la tarea se produce sin programación ni retroalimentación adicional; en robótica, esto se denomina control de bucle abierto. Por ejemplo, cuando el equipo programó el robot para utilizar un movimiento determinado, este pudo adaptar su postura de agarre a diversos objetos, desde un simple tornillo hasta un plátano. Los investigadores analizaron esta extrema robustez —gracias a la flexibilidad distribuida espacialmente del robot— con más de 300 agarres y los compararon con una versión rígida de la mano.
Nos interesa explotar la inteligencia mecánica distribuida de diferentes partes del cuerpo, como la piel, los músculos y las articulaciones, en oposición a la inteligencia de arriba hacia abajo del cerebro.Kai Junge, Laboratorio CREATE
“Desarrollar robots que puedan realizar interacciones o tareas que los humanos realizan automáticamente es mucho más difícil de lo que la mayoría de la gente cree”, afirma Junge. “Por eso nos interesa explotar esta inteligencia mecánica distribuida de diferentes partes del cuerpo, como la piel, los músculos y las articulaciones, en contraposición a la inteligencia descendente del cerebro”.
Equilibrio entre cumplimiento y control
Junge enfatiza que el objetivo del estudio ADAPT no fue necesariamente crear una mano robótica que pudiera agarrar como un humano, sino mostrar por primera vez cuánto puede lograr un robot solo con obediencia.
Tras demostrar esto sistemáticamente, el equipo de la EPFL está aprovechando el potencial de la conformidad al reintegrar elementos del control de bucle cerrado en la mano ADAPT, incluyendo la retroalimentación sensorial (mediante la incorporación de sensores de presión a la piel de silicona) y la inteligencia artificial. Este enfoque sinérgico podría dar lugar a robots que combinen la robustez de la conformidad ante la incertidumbre con la precisión del control de bucle cerrado.
“Una mejor comprensión de las ventajas de los robots compatibles podría mejorar enormemente la integración de los sistemas robóticos en entornos altamente impredecibles o en entornos diseñados para humanos”, resume Junge.
Referencias
Junge, K., Hughes, J. La compatibilidad biomimética distribuida espacialmente permite una manipulación robótica antropomórfica robusta. Commun Eng 4, 76 (2025). https://doi.org/10.1038/s44172-025-00407-4
EPFL News. C. L. Traducido al español
Contacto