Cuando escuches el término robot humanoide, usted puede pensar en C-3PO, la relación humana-ciborg-relations android Star Wars. C-3PO fue diseñado para ayudar a los humanos a comunicarse con robots y especies alienígenas. El droide, que apareció por primera vez en pantalla en 1977, se unió a los personajes en sus aventuras, caminando, hablando e interactuando con el medio ambiente como un humano. Estaba por delante de su tiempo.
Antes de la liberación Star Wars, algunos androides existieron y podrían moverse e interactuar con su entorno, pero ninguno podría hacerlo sin perder su equilibrio.
No fue hasta 1996 que el primer robot autónomo capaz de caminar sin caer fue desarrollado en Japón. Honda’ Prototipo 2 (P2) era de casi 183 centímetros de altura y pesaba 210 kilogramos. Podría controlar su postura para mantener el equilibrio, y podría mover múltiples articulaciones simultáneamente.
En reconocimiento de esa hazaña de décadas, P2 ha sido honrado como IEEE Milestone. La ceremonia de entrega está programada para el 28 de abril en la Honda Collection Hall, situado en el terreno de la Mobility Resort MotegiEn Japón. La máquina está en exhibición en la exposición robótica del salón, que muestra la evolución de la tecnología humanoide de Honda.
En apoyo de la nominación de Milestone, miembros de la IEEE Nagoya (Japón) Sección escribió: “Este hito demostró la viabilidad de la locomoción humana en las máquinas, estableciendo un nuevo estándar en la robótica”. El Propuesta de piedra angular está disponible Ingeniería Tecnología e Historia Wiki.
Desarrollar un androide doméstico
En 1986 investigadores de Honda Kazuo Hirai, Masato Hirose, Yuji Haikawa y Toru Takenaka se propuso desarrollar lo que llamaron un “ robotdoméstico” para colaborar con los humanos. Sería capaz de subir escaleras, quitar obstáculos en su camino, y apretar una tuerca con una llave inglesa, según su documento de investigación sobre el proyecto.
“Creemos que un robot que trabaja dentro de un hogar es el tipo de robot que los consumidores pueden encontrar útil”, escribió el autor.
Pero para crear una máquina que hiciera tareas domésticas, tenía que ser capaz de moverse por obstáculos como muebles, escaleras y puertas. Necesitaba caminar y leer autónomamente su entorno como un humano, según los investigadores.
Pero ningún robot podría hacer eso en ese momento. Los tecnólogos más cercanos fueron los WABOT-1. Construido en 1973 Waseda University, en Tokio, el WABOT tenía ojos y oídos, podía hablar japonés, y utilizaba sensores táctiles incrustados en sus manos mientras agarraba y movía objetos. Aunque el WABOT podía caminar, aunque sin lugar a dudas, no podía maniobrar alrededor de los obstáculos o mantener su equilibrio. Fue alimentado por una batería externa y una computadora.
Para construir un androide, el equipo Honda comenzó analizando cómo se mueve la gente, usándose como modelos.
Eso llevó a especificaciones para el robot que le dio dimensiones humanas, incluyendo la ubicación de las articulaciones de la pierna y hasta qué punto las piernas podían girar.
Una vez que comenzaron a construir la máquina, sin embargo, los ingenieros encontraron difícil satisfacer cada especificación. Se hicieron ajustes al número de articulaciones en las caderas, rodillas y tobillos del robot, según el documento de investigación. Los humanos tienen cuatro articulaciones de cadera, dos rodillas y tres tobillos; el predecesor de P2 tenía tres articulaciones de cadera, una rodilla y dos tobillos. Las armas fueron tratadas de manera similar. Los cuatro hombros y tres articulaciones del codo humano se convirtieron en tres articulaciones del hombro y una articulación del codo en el robot.
Los investigadores instalaron motores Honda existentes e hidráulicas en las caderas, rodillas y tobillos para que el robot pueda caminar. Cada articulación fue operada por un motor DC con un sistema de reducción de tracción armónico, que es compacto y ofrece alta capacidad de par.
Para probar sus ideas, los ingenieros construyeron lo que llamaron E0. El robot, que era sólo un par de piernas conectadas, caminó con éxito. Tomó unos 15 segundos para dar cada paso, sin embargo, y se movió utilizando el caminar estático en una línea recta, según un post sobre el proyecto en el sitio web de Honda. (La caminata estatica es cuando el centro de masa del cuerpo está siempre dentro de la suela del pie. Los humanos caminan con su centro de masa debajo de su ombligo.)
Los investigadores crearon varios algoritmos para que el robot pueda caminar como un humano, según el sitio web de Honda. Los códigos permitieron al robot utilizar un mecanismo de locomoción, caminar dinámico, por el cual el robot se mantiene recto moviendo y ajustando constantemente su equilibrio, en lugar de mantener su centro de masa sobre sus pies, según un vídeo en el canal de YouTube Todo sobre Robotics Explicado.
“P2 no fue sólo un logro técnico; fue un catalizador que promovió el campo de la robótica humanoides hacia adelante, demostrando el potencial para que los robots interactuaran con los humanos y ayudaran de maneras significativas. ” Sección de Nagoya
El equipo de Honda instaló cepillos de goma en la parte inferior de los pies de la máquina para reducir las vibraciones de los impactos de aterrizaje (la fuerza experimentada cuando sus pies tocan el suelo) – que había hecho que el robot pierda su equilibrio.
Entre 1987 y 1991, se construyeron tres prototipos más (E1, E2, y E3), cada uno prueba un nuevo algoritmo. E3 fue un éxito.
Con el mecanismo de caminar dinámico completo, los investigadores continuaron su búsqueda de hacer el robot estable. El equipo agregó sensores de 6 ejes para detectar la fuerza a la que el suelo se volvió contra los pies del robot y los movimientos de cada pie y tobillo, permitiendo al robot ajustar su gait en tiempo real para la estabilidad.
El equipo también desarrolló un sistema de control estabilizador de posturas para ayudar al robot a mantenerse en pie. Un controlador local dirigió cómo los actuadores de motor eléctrico necesitaban moverse para que el robot pudiera seguir los ángulos de articulación de la pierna cuando caminaba, según el documento de investigación.
Durante los próximos tres años, el equipo probó los sistemas y construyó tres prototipos más (E4, E5, y E6), que tenían torsos boxeadores encima de las piernas.
En 1993 el equipo finalmente estaba listo para construir un androide con brazos y una cabeza que parecía más como C-3PO, apodado Prototipo 1 (P1). Debido a que la máquina estaba destinada a ayudar a la gente en casa, los investigadores determinaron sus proporciones de altura y miembro basado en las medidas típicas de las puertas y escaleras. La longitud del brazo se basó en la capacidad del robot para recoger un objeto cuando se cuelga.
Cuando terminaron de construir P1, era de 191,5 cm de altura, pesaba 175 kg, y utilizaban una fuente de alimentación externa y una computadora. Podría encender y apagar un interruptor, agarrar un pomo de puerta y llevar un objeto de 70 kg.
P1 no fue lanzado públicamente, sino que se utilizó para realizar investigaciones sobre cómo mejorar aún más el diseño. Los ingenieros miraron cómo instalar una fuente de alimentación interna y una computadora, por ejemplo, así como cómo coordinar el movimiento de los brazos y las piernas, según Honda.
Para P2, se instalaron cuatro cámaras de vídeo en su cabeza, dos para el procesamiento de la visión y las otras dos para el funcionamiento remoto. La cabeza tenía 60 cm de ancho y estaba conectada al torso, que tenía 75.6 cm de profundidad.
Un ordenador con cuatro micro Sparc II procesadores que ejecutan un sistema operativo en tiempo real se añadió en el torso del robot. Los procesadores se utilizaron para controlar los brazos, las piernas, las articulaciones y las cámaras de procesamiento de la visión.
También dentro del cuerpo fueron amplificadores de servo DC, una batería de niquel-zinc de 20 kg y un módem Ethernet inalámbrico, según el documento de investigación. La batería duró unos 15 minutos; la máquina también podría ser cargada por una fuente de alimentación externa.
El hardware estaba encerrado en casquillo blanco y gris.
P2, que se lanzó públicamente en 1996, podía caminar libremente, subir y bajar escaleras, empujar carros y realizar algunas acciones inalámbricamente.
P2, que se lanzó públicamente en 1996, podía caminar libremente, subir y bajar escaleras, empujar carros y realizar algunas acciones inalámbricamente.King Rose Archives
Al año siguiente, los ingenieros de Honda lanzaron el más pequeño y ligero P3. Tenía 160 cm de altura y pesaba 130 kg.
En 2000 el popular ASIMO robot fue introducida. Aunque más corto que sus predecesores a 130 cm, podría caminar, correr, subir escaleras y reconocer voces y rostros. El versión más reciente fue liberado en 2011. Honda ha retirado el robot.
La influencia de Honda P2
Gracias a P2, los androides de hoy no son sólo ideas en un laboratorio. Los robots se han desplegado para trabajar en fábricas y, cada vez más, en casa.
Las máquinas se utilizan incluso para el entretenimiento. Durante este año Festival de primavera gala en Beijing, máquinas desarrolladas por las startups chinas Unitree Robotics, Galbot, Noetix, y MagicLab danzas sincronizadas, artes marciales y backflips junto a los intérpretes humanos.
“El desarrollo de P2 cambió el enfoque de la robótica de las aplicaciones industriales a los diseños centrados en el ser humano”, explicaron los patrocinadores de Milestone en la entrada wiki. “Inspiró avances posteriores en robots humanoides e influyó en la investigación en campos como la biomecánica y la inteligencia artificial.
“No fue sólo un logro técnico; fue un catalizador que promovió el campo de la robótica humanoides hacia adelante, demostrando el potencial para que los robots interactuaran con los humanos y ayudaran de maneras significativas. ”
Para saber más sobre robots, echa un vistazo IEEE Spectrum’ guía.
Reconocimiento como una lápida IEEE
Una placa que reconoce el robot P2 de Honda como un IEEE Milestone se instalará en el Honda Collection Hall. La placa es leer:
En 1996 el Prototipo 2 (P2), un robot bipedal humanoide autónomo autocontenido capaz de caminar dinámico estable y escalada de escaleras, fue introducido por Honda. Su robótica legged incorpora control de postura en tiempo real, equilibrio dinámico, generación de gaits y coordinación multijunta. Los algoritmos de mecatrónica y control de Honda establecen parámetros técnicos en movilidad, autonomía y interacción humana-robot. P2 inspiró nuevas investigaciones en el desarrollo de robots humanoides, lo que llevó a sucesores cada vez más sofisticados.
Administrado por IEEE History Center y apoyados por donantes, el programa Milestone reconoce desarrollos técnicos destacados en todo el mundo.
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