El software de código abierto da una ventaja a la investigación de robots

Los investigadores de Carnegie Mellon han desarrollado un software de código abierto que permite un movimiento más ágil en robots con patas.

Los robots pueden ayudar a los humanos con tareas como ayudar en los esfuerzos de recuperación ante desastres o monitorear el medio ambiente. En el caso de los cuadrúpedos, robots que caminan sobre cuatro patas, su movilidad requiere muchos componentes de software para trabajar juntos sin problemas. La mayoría de los investigadores deben dedicar gran parte de su tiempo a desarrollar infraestructura de bajo nivel en lugar de centrarse en comportamientos de alto nivel.

El equipo de Aaron Johnson en el Laboratorio de Robomecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon ha experimentado estas frustraciones de primera mano. Los investigadores a menudo han tenido que confiar en modelos simples para su trabajo porque las soluciones de software existentes no eran de código abierto, no proporcionaban un marco modular y carecían de una funcionalidad de extremo a extremo.

En un ejemplo de innovación nacida de la necesidad, Johnson, profesor asociado de ingeniería mecánica, y su equipo diseñaron su propia pila de software de locomoción, Quad-SDK, un marco completo para la locomoción cuadrúpeda ágil.

El diseño puede simplificar el proceso de desarrollo para los especialistas en robótica de todo el mundo porque utiliza una licencia de código abierto, lo que significa que el software se puede usar y modificar como desee el usuario. Quad-SDK viene listo para usar, por lo que los investigadores no tienen que preocuparse por implementar las herramientas y la infraestructura; en cambio, pueden comenzar a trabajar en comportamientos y aplicaciones.

A diferencia de otras opciones, Quad-SDK también es compatible con Robot Operating System (ROS). ROS es un middleware, en algún lugar entre el hardware y el software, que permite que diferentes partes de un sistema se comuniquen entre sí. Por ejemplo, si un robot detecta un obstáculo en su camino y necesita transferir información desde su módulo de percepción a su módulo de toma de decisiones, ROS es lo que permite esa comunicación. Imagine una aplicación que no use iOS o Android: es mucho más simple cuando todo funciona en conjunto.

La locomoción es un problema en capas, como miembro del equipo y Ph.D. el estudiante Ardalan Tajbakhsh lo describe: «Para hacer algo significativo en un robot, debe tener muchos componentes que funcionen juntos sin problemas». Quad-SDK proporciona un marco para que los investigadores y desarrolladores de robótica centren sus esfuerzos en los algoritmos centrales en lugar de las herramientas y la infraestructura del software.

Otros paquetes de software son muy buenos para resolver un componente, como la planificación de movimiento, pero es fundamental contar con marcos de trabajo integrales que proporcionen los algoritmos, las herramientas y la infraestructura necesarios para realizar investigaciones robóticas de alta calidad.

Quad-SDK es full stack, lo que significa que contiene todos los niveles de la jerarquía que afectan la locomoción cuadrúpeda, comenzando con la planificación global. Una capa se encuentra en la parte superior de la pila; Tajbakhsh lo compara con Google Maps, porque elige dónde debe ir aproximadamente el robot para llegar a su destino. La siguiente capa, el planificador local, es lo que decide los detalles de la ruta, como dónde debe colocar los pies el robot. Esto culmina en una tercera capa, el controlador del robot, que envía comandos a las articulaciones del cuadrúpedo para ejecutar el movimiento deseado.

En las semanas transcurridas desde que Quad-SDK ganó un premio al mejor artículo en el Workshop on Legged Robots en la IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) de 2022, la gente ha solicitado usarlo, un indicador de cuán útiles son sus soluciones y cómo el formato de código abierto invita a la colaboración dentro de la comunidad de robótica.