Alumnos del posgrado de la
Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM se concentran en perfeccionar el
funcionamiento, rendimiento y habilidades de, un humanoide programado para
competencias nacionales e internacionales de futbol entre robots autónomos.
Pablo Monroy Llaguno y Luis
Sergio Durán Arenas, de la maestría en Ciencias e Ingeniería de la Computación
(en las especializaciones de Inteligencia Artificial, el primero, y
Procesamiento Digital de Imágenes y Visión Computacional, el segundo), así como
Lauro Fernando Vázquez Alberto, de la maestría en Ingeniería Eléctrica-Control
(en el área de especialización de Control), trabajan en mejorar la agilidad y
percepción del robot.
En el Laboratorio de
Biorobótica, ubicado en el segundo piso del edificio T de la FI, realizan
tareas relacionadas con el desarrollo de máquinas que tengan habilidades útiles
para, algún día, ser de provecho para las personas; una de estas tareas
consiste en la integración de algoritmos eficientes en pocos ciclos de
computación para resolver ciertas labores.
Nimbro, como le llaman
afectuosamente al humanoide, fue adquirido de la Universidad de Bonn, Alemania.
En enero de 2014 llegó a las instalaciones de esta casa de estudios y ha sido
compartido con otras instituciones educativas como el Instituto Tecnológico y
de Estudios Superiores de Monterrey campus Estado de México y La Salle.
No obstante, por costumbre
se mantiene el nombre de la plataforma original con que se comercializa:
NimbRo-OP, que entre otras cosas identifica al equipo creador.
Con Nimbro, que puede ser
programado para resolver problemas con distintas metodologías, es posible
participar en la RoboCup, en la categoría Humanoide Soccer, que impulsa
creaciones más habilidosas en estrategias de juego; perciban el entorno y la
pelota con el uso de sensores que pueden homologarse a los de una persona; que
diferencien momentos cuando estén de pie o en el piso; ubiquen porterías y se
alineen para disparar al arco. Todo esto mientras caminan y mantienen el
balance.
Ha participado dos veces en
el Torneo Mexicano de Robótica. Debutó en 2014 en Ciudad del Carmen, Campeche,
y al siguiente año se presentó en la Facultad de Estudios Superiores (FES)
Acatlán, donde mostró nuevos comportamientos y movimientos para jugar sobre
pasto artificial (superficie que complica el caminado) y usó nuevos algoritmos
para la detección de pelota y portería.
Componentes y mejoras
La estructura de soporte, es
decir, el cuerpo de Nimbro, está compuesto de aluminio y fibra de carbono;
cuenta con servomotores (motores de robots) y una tarjeta de control conectada
a la computadora que tiene la función de comunicar posiciones o comandos entre
los servomotores y la computadora.
También está dotado de una
pequeña máquina (colocada en el pecho) donde corre el sistema operativo y
programas que realizan diferentes funciones: procesa información de sus
sensores (acelerómetro, giroscopio, brújula y cámara) para tener percepción de
su estado y del entorno.
La cámara, colocada en la
cabeza, tiene una lente gran angular que cubre casi 180 grados, lo que permite
ver más elementos de los alrededores, aunque sacrifica un poco la resolución,
indicó Monroy Llaguno.
A futuro, los universitarios
pretenden optimizar la estructura de brazos, piernas, pies y cámara a fin de
disminuir el peso, así como utilizar una nueva computadora para que los
algoritmos que se implementen en ella alcancen los objetivos deseados.
Al respecto, Durán Arenas
señaló que la computadora que funciona como el cerebro del robot controla,
entre otras cosas, el caminado, parte de la visión y comportamientos como
buscar una pelota y desplazarse hacia ella.
En tanto, Vázquez Alberto
explicó que el control, enfocado a la dinámica, movimientos e interacción con
el medio ambiente, analiza perturbaciones del terreno y hace posible que el
humanoide se desplace sobre diversas superficies; cumple con la tarea de
caminar de manera fácil y ágil. Todas estas tareas se complementan para el
rendimiento.
Las investigaciones
desarrolladas vinculan tres problemas de la róbotica: sensado, actuación y
computación. Por ejemplo, la visión se relaciona con el sensado y la
computación, pues se compone de un sensor visual (cámara) que recibe
información del ambiente para enviarla a la computadora.
El control se relaciona con
los tres, pues partiendo de la información que sensores como el acelerómetro,
el giroscopio y los mismos servomotores brindan sobre la pose, debe generar
trayectorias de movimiento que lo lleven a realizar una acción correcta, como
levantarse si se ha caído o caminar en una dirección.
Modificaciones
Del original, el equipo
universitario cambió la cabeza de plástico impreso por una pequeña base donde
colocó la cámara. Reemplazó servomotores, instaló nuevo cableado de piernas
para ganar robustez, y ahora trabaja en el cambio de la computadora central por
una más reciente, con un procesador de mayor potencia, capaz de realizar más
cálculos por segundo, pero pequeña para disminuir el peso. La actual quedaría
como alternativa por si falla la nueva.
En competencia, los robots
deben cumplir con características de peso y dimensiones para asegurar que no
tienen ventajas sobre otros. Es importante mantenerlas y cada año varían las
especificaciones de la RoboCup, que se ajustan para acercar cada vez más la
estructura a las dimensiones humanas.
Los trabajos con Nimbro
también sirven como base de tesis de maestría del equipo universitario. Durán
Arenas se enfoca a la visión estereoscópica, mientras que Monroy Llaguno al
aprendizaje mediante técnicas de inteligencia artificial, y Vázquez Alberto al
control de movimientos por modos deslizantes.
Asimismo, Monroy Llaguno
utiliza un robot virtual en su computadora, con algoritmos implementados que
buscan soluciones a problemas de aprendizaje de movimientos.
La labor de equipo siempre
es mejor, consideraron, por lo que invitan a estudiantes de licenciatura a
integrarse con ellos. Estos proyectos mejoran si el número de personas es
mayor, por el reparto de tareas.
Se busca preparar a
Nimbro para la próxima competencia nacional y la RoboCup, que se llevará a cabo
en julio de 2016 en Alemania.
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