LiCAS: diseño de brazos robóticos antropomórficos
“Más humanos que los humanos”. Ese era el lema de Tyrell al referirse a sus androides Nexus 6 en la mítica película Blade Runner, aunque esta afirmación probablemente hacía referencia a la capacidad de los replicantes a sentir emociones más que al hecho de imitar su aspecto humano, lo que les permitía realizar su labor (como esclavos) en la colonización de nuevos planetas.
Por otro lado, los Terminators desarrollados por Skynet, previamente ideados por James Cameron, fueron diseñados con forma humana para poder infiltrarse sin ser reconocidos por los humanos, lo que, además, les facilitaba la adaptación a su entorno.
Ambas películas contribuyeron a consolidar en los años 80 y 90 la ya antigua idea del androide artificial de aspecto humano capaz de realizar tareas de forma similar a como lo haría una persona, pudiendo incluso influenciar a nivel afectivo y emocional a los propios humanos, lo que hoy en día tampoco debería resultar extraño.
Hay, además, implícitamente, otra motivación en esta idea, y es la de considerar al humano como la mejor máquina de propósito general a la hora de realizar complejas tareas con objetos o con el entorno.
En este sentido, la robótica de manipulación replica, en cierta forma, las habilidades de los brazos y manos humanas en tareas automatizadas que se ejecutan continuamente sin apenas interrupción en grandes cadenas de producción y en una gran variedad de sectores industriales.
Curiosamente, aunque a nivel cultural la idea de robot más familiar y extendida es la que proviene de las películas, la gran mayoría de robots capaces de realizar tareas de manipulación en la práctica son brazos robóticos industriales de fabricantes bien establecidos como Universal Robots, KUKA, Yaskawa u otros.
Incluso en los manipuladores industriales se establece cierta analogía en cuanto a su morfología con los humanos, al referirse a sus articulaciones de hombro, codo y muñeca, o al hablar de efector final en lugar de mano.
LiCAS Robotic Arms: símbolo distintivo de brazos robóticos antropomórficos ligeros con capacidad de acomodación.
La robótica humanoide, aunque habiendo alcanzado avances significativos desde las impresionantes demostraciones de los robots de Honda como el Asimo ya en el año 2000, hasta las espectaculares acrobacias del robot Atlas de Boston Dynamics, no tiene aún una destacable implementación debido principalmente al coste y a aspectos de seguridad relacionados con su peso (de varias decenas de kg) y con la estabilidad de la locomoción bípeda.
En Febrero de 2020 se inicia el proyecto D-MAIL: “Desarrollo de Manipulador Antropomórfico Industrial Ligero para su Aplicación a Tareas de Inspección y Mantenimiento”, una iniciativa financiada por la Consejería de Economía, Conocimiento, Empresas y Universidad de la Junta de Andalucía derivada de los proyectos de robótica de manipulación aérea (drones equipados con brazos robóticos) coordinados en el Grupo de Robótica, Visión y Control de la Universidad de Sevilla.
El objetivo del proyecto es el diseño, desarrollo y fabricación de un nuevo tipo de manipuladores robóticos antropomórficos, de muy bajo peso, y con capacidad para adaptarse a las interacciones físicas con el entorno durante la realización de tareas en espacios de trabajo de difícil acceso para humanos, típicos en muchas infraestructuras civiles y entornos industriales que requieren la realización periódica de inspección y mantenimiento.
Surge así LiCAS Robotic Arms como marca registrada y símbolo distintivo de este nuevo tipo de brazos robóticos antropomórficos ligeros con capacidad de acomodación.
El propio acrónimo de la marca, con su pronunciación en inglés, hace referencia al diseño inspirado en los humanos (“like-us”).
Los brazos, de tamaño y forma similar a la humana (el diseñador, autor de este artículo, replicó las medidas de sus propios brazos en el robot), consiste en una estructura de fibra de carbono, aluminio y polímero cuidadosamente diseñada para soportar los servo-actuadores inteligentes de las articulaciones y el mecanismo de transmisiónflexible con el que se consiguen las interacciones compliant con el entorno o con las personas.
Diseño que facilita su adaptación a entornos de trabajo típicamente humanos.
Esta característica, una de las principales en el LiCAS A1, tiene principalmente tres ventajas:
- Los muelles protegen los servo-actuadores frente a colisiones e impactos, evitando que los engranajes de la reductora se dañen.
- Permite a los brazos adaptarse de forma pasiva y suave al contacto con el entorno sin causar daños.
- Extiende la capacidad de los brazos robóticos al proporcionarle de un “sentido del tacto” a partir de la medida de deformación de los muelles.
El diseño antropomórfico de estos brazos robóticos, junto con su muy bajo peso (2.5 kg) y la seguridad intrínseca de sus articulaciones compliant, facilita su adaptación a entornos de trabajo típicamente humanos, favoreciendo la transferencia de habilidades de humanos a robots a la hora de realizar tareas diversas, pudiendo incluso compartir ambos el mismo espacio de acuerdo con el concepto de cobot (robot colaborativo).
Con este propósito se desarrolló el LiCAS AC1, el segundo modelo de brazo robótico ultra-ligero, con un peso de 1 kg, pero igual capacidad para replicar el movimiento de los brazos humanos, ilustrado en el vídeo abajo la teleoperación del LiCAS A1 usando el AC1 como interfaz para el usuario.
Sin embargo, uno de los principales propósitos del LiCAS A1 es la de realizar tareas allá donde las personas difícilmente pueden llegar, o bien a costa de un riesgo significativo.
Así, por ejemplo, una versión modificada de estos brazos robóticos se utilizó para la instalación de dispositivos salvapájaros como parte del proyecto europeo AERIAL-CORE coordinado por la Universidad de Sevilla, mostrándose en el vídeo publicado su despliegue y recogida en una línea eléctrica utilizando un dron de medio tamaño.
También resultan particularmente adecuados en tareas de manipulación de cargas ligeras como medicinas, tejidos, frutas, y otros muchos tipos de objetos.
Carcasa de protección estética y funcional.
Aunque observar los mecanismos internos y la construcción mecánica de los brazos robóticos pueda resultar de interés para el ingeniero, el recubrimiento con una carcasa de protección es deseable, no sólo desde un punto de vista práctico para proteger tanto al usuario como al robot de la exposición de sus partes móviles, sino también estético, al contribuir a una mejor imagen como producto comercial.
En este sentido, la división de vestuario de la empresa española ITURRI diseñó y confeccionó una prenda a medida para el LiCAS A1, una chaqueta (a elegir entre azul marino, amarillo reflectante, u otros posibles colores) con el logo estampado en la parte frontal, y una cremallera que facilita considerablemente el vestir y desvestir al robot, tarea no del todo trivial en la práctica.
