Usando las matemáticas de la bandeja de té marroquí para convertir a los robots en camareros expertos

Investigadores del Instituto de Robótica e Inteligencia de Máquinas de Múnich (MIRMI) de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un modelo que permite a un robot servir té y café de forma más rápida y segura que los humanos, sin salpicaduras. Las matemáticas detrás del péndulo utilizadas en el concepto tienen más de 300 años.

¿Puede un robot ser mejor camarero que un ser humano? Para responder a esta pregunta, el Dr. Luis Figueredo, científico principal del equipo del Prof. Sami Haddadin, instaló un brazo robótico del fabricante de robots especializado Franka Emika y conectó una computadora. La mano del robot agarra un vaso lleno hasta el borde de agua, lo levanta y lo mece hacia adelante y hacia atrás sin derramar una gota. “Y lo hace más rápido y con más seguridad que una persona”, afirma el científico del Instituto de Robótica e Inteligencia de Máquinas de Múnich (MIRMI) de la TUM.

Copiando el movimiento de la bandeja de té marroquí

¿Como funciona? El equipo simplemente alimentó al robot con fórmulas algebraicas que datan de varios siglos. Basaron sus matemáticas en una bandeja de té marroquí que aplica el principio de un péndulo esférico.

Con el candidato a doctorado Riddhiman Laha y el estudiante de maestría Rafael I. Cabral Muchacho, Figueredo incorporó la dinámica de un péndulo esférico en el software de control del robot. Eso significa que los movimientos del robot están limitados por los principios básicos de la geometría. Con su equipo, también integró los ángulos, velocidades y aceleraciones correctos en el modelo. «Cuando entiendes cómo se mueve un péndulo y sabes cómo funciona, de repente es bastante simple», dice Figueredo.

Las matemáticas de un péndulo: una solución simple a un problema complejo

La ciencia del movimiento sin salpicaduras es un campo complejo. «La mayoría de los enfoques se han centrado principalmente en limitar la aceleración para mantener bajo control el chapoteo de los líquidos. O han trabajado con la dinámica de fluidos para calcular cómo se comportan estas sustancias con el fin de predecir las trayectorias», explica Figueredo: «Eso lleva al menos unos minutos». , si no horas, y el resultado aún es incierto».

Aplicaciones en el cuidado de la salud y el transporte de líquidos peligrosos

Como aplicación práctica, los científicos prevén inicialmente un soporte robótico innovador para personas mayores y aquellas que requieren atención de enfermería. «Pero las industrias involucradas en el transporte de materiales que presentan peligros biológicos y químicos probablemente también estarían interesadas en una solución como esta», dice Figueredo.

La seguridad sigue siendo un punto crítico: idealmente, un robot debería ser capaz de reconocer situaciones peligrosas. “Para eso necesitamos una mejor percepción”, dice Figueredo.

Luego, los sensores permitirían que la máquina no solo reconozca a las personas, sino que también prediga sus movimientos. Esa es la única forma de descartar por completo las colisiones con el robot. Hasta el momento, el robot está trabajando con sensores táctiles como mecanismo de seguridad. En el modo actual sin salpicaduras, el brazo del robot se retrae instantáneamente cuando detecta una colisión, pero también mantiene el líquido a salvo.