Un manipulador móvil holonómico de código abierto podría hacer avanzar la robótica doméstica

Investigadores de la Universidad de Stanford, la Universidad de Princeton y Dexterity desarrollaron recientemente TidyBot++, un robot móvil holonómico que puede realizar diversas tareas domésticas y podría ayudar a entrenar o probar nuevos algoritmos para aplicaciones robóticas.

Esta prometedora plataforma robótica fue presentada en la Conferencia sobre aprendizaje de robots y resumido en un documento publicado en el arXiv servidor de preimpresión.

«Nuestro artículo se inspiró en la creciente necesidad de una recopilación de datos escalable en robótica, particularmente en el área de manipulación móvil», dijo a Tech Xplore Jeannette Bohg, autora supervisora ​​del artículo.

«Si bien el aprendizaje por imitación ha mostrado resultados prometedores, su éxito depende en gran medida de la disponibilidad de demostraciones del mundo real, que son difíciles de adquirir debido a la falta de plataformas de investigación adecuadas y accesibles. Hemos notado una brecha en la disponibilidad de código abierto, hardware flexible y rentable para la manipulación móvil en entornos domésticos, que son el foco principal de muchas aplicaciones de robótica».

El principal objetivo del reciente estudio de Bohg y sus colegas fue contribuir al avance de la investigación en robótica, mediante el desarrollo de una nueva plataforma robótica que sea adecuada para realizar tareas domésticas y que también podría usarse para recopilar datos de entrenamiento para algoritmos de aprendizaje por imitación. . Para promover su amplia adopción dentro de la comunidad de la robótica, esta plataforma fue diseñada para ser fácilmente accesible, robusta y versátil.

«TidyBot++ es un robot móvil diseñado para realizar tareas domésticas con precisión y facilidad», explicó Jimmy Wu, primer autor del artículo.

«En esencia, tiene una base holonómica equipada con ruedas giratorias motorizadas que le permiten moverse libremente en cualquier dirección (hacia adelante, hacia atrás, hacia los lados o rotando) sin las limitaciones que se encuentran en las bases de robots tradicionales, como los sistemas de transmisión diferencial. Esta maniobrabilidad mejorada simplifica los movimientos del robot y hace que tareas como el reposicionamiento en espacios reducidos sean mucho más eficientes».

El robot TidyBot++ tiene tres componentes principales. El primero es un marco modular hecho de extrusiones de aluminio con ranuras en T, que es fácil de construir y se puede personalizar agregando varios brazos robóticos o sensores.

El marco de aluminio tiene ruedas giratorias motorizadas integradas que tienen un pequeño «desplazamiento de las ruedas». Estas ruedas permiten el control simultáneo de todos los grados de libertad planos, lo que esencialmente permite que el robot gire como lo haría una silla de oficina motorizada.

El tercer componente del robot consiste en una interfaz de teleoperación de teléfono móvil que aprovecha la API WebXR para el seguimiento de poses en tiempo real. Con esta interfaz, los usuarios pueden controlar intuitivamente los movimientos del robot simplemente moviendo su teléfono.

«En comparación con otras plataformas, TidyBot++ es muy maniobrable, accesible y optimizado para aprender tareas domésticas», afirmó Bohg. «Su base holonómica garantiza eficiencia y funcionamiento fluido, incluso en entornos desordenados».

En comparación con otras plataformas robóticas avanzadas, TidyBot++ tiene un costo relativamente bajo, ya que fabricarlo cuesta entre 5.000 y 6.000 dólares. Su estructura principal se puede personalizar fácilmente añadiendo brazos robóticos y sensores específicos, lo que facilita su uso para la investigación.

Para probar el potencial de su robot, Bohg y sus colegas ya han llevado a cabo varios experimentos en el mundo real. Sus hallazgos fueron muy prometedores, ya que demostraron que al ejecutar políticas entrenadas en algunas demostraciones, TidyBot++ podía completar diversas tareas domésticas con altas tasas de éxito, como abrir un refrigerador, limpiar una encimera y cargar un lavavajillas.

«Demostramos que la base holonómica superó significativamente a los diseños no holonómicos en eficiencia, tasas de éxito de tareas y facilidad de teleoperación», dijo Wu. «Al realizar el diseño y el software totalmente de código abiertonuestro objetivo es democratizar el acceso a un manipulador móvil robusto, permitiendo a los investigadores de todo el mundo avanzar en la investigación sobre manipulación móvil».

En el futuro, el robot desarrollado por este equipo de investigadores podría ayudar a recopilar datos de alta calidad para entrenar algoritmos de IA para robótica mediante el aprendizaje por imitación. TidyBot++ también podría introducirse en entornos educativos como plataforma para probar estos algoritmos y eventualmente podría implementarse en entornos domésticos, donde podría ayudar a los usuarios con las tareas domésticas.

«En nuestros próximos estudios, planeamos ampliar las capacidades de TidyBot++, por ejemplo, mediante la integración de sensores avanzados y múltiples brazos para ampliar la gama de tareas domésticas que puede realizar», afirmó Bohg. «También planeamos desarrollar interfaces más intuitivas y funciones de automatización para recopilar conjuntos de datos a gran escala para aprender políticas de manipulación complejas».

Para facilitar el uso generalizado de su robot, los investigadores ahora están tratando de mejorar su diseño, abordando algunas de sus limitaciones, como su capacidad de conducción hacia atrás (es decir, actualmente, es difícil mover el robot usando fuerza externa). Además, les gustaría realizar pruebas para investigar si el robot podría coordinarse fácilmente con otros robots, para abordar misiones que serían completadas de manera más eficiente por un equipo de robots.

«En el futuro, también investigaremos formas de formar políticas que se generalicen en una variedad de entornos y tareas con una formación adicional mínima», añadió Wu.

«Al continuar perfeccionando TidyBot++, nuestro objetivo es superar los límites de lo que los manipuladores móviles pueden lograr y contribuir a que la asistencia robótica sea más accesible e impactante en la vida cotidiana».

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