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← Mis siete especies de robots | Dennis Hong | TEDxNASA

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Showing Revision 6 created 02/25/2015 by Sebastian Betti.

  1. Gracias por invitarme.
  2. Tenemos muchos trabajos en robótica
    muy apasionantes que quiero mostrarles
  3. pero solo 18 minutos,
  4. así que me costó mucho
    reducir las diapositivas.
  5. Veremos cómo va, son 18 minutos,
  6. me disculpo de antemano,
    quizá hable demasiado rápido.
  7. El primer robot del que hablaré
    se llama STriDER,
  8. que significa "Robot Experimental
    Dinámico Trípode Autoexcitado".
  9. Es un robot de 3 patas
  10. inspirado en la naturaleza.
  11. Pero ¿alguien ha visto en la naturaleza
  12. un animal de 3 patas?
  13. Probablemente no.
  14. Entonces ¿por qué lo llamamos
    robot bioinspirado?
  15. ¿Cómo funciona?
  16. Pero, antes de eso veamos
    la cultura popular.
  17. Conocen la novela y la película
    "La guerra de los mundos", de H.G. Wells.
  18. Aquí ven un videojuego muy popular.
  19. En esta ficción se describe
    las criaturas alienígenas
  20. como robots de 3 patas que
    aterrorizan a la Tierra.
  21. Pero mi robot STriDER
    no se mueve de esta manera.
  22. ¿Cómo funciona?
  23. Esto es una simulación dinámica animada.
  24. Les enseñaré cómo funciona el robot:
  25. Cuando voy a conferencias de robótica,
  26. muestro este video a algunos colegas
  27. y todos dicen, guau, es genial.
  28. Cuando haga clic,
    mostrará una animación
  29. para que todos digan
    "Ohh" y "Ahh".
  30. Ohh.
  31. Ahh. ¿No es genial?
  32. Voltea su cuerpo 180º,
  33. y balancea una pata entre las
    otras 2 para detener la caída.
  34. Así camina.
  35. Si lo piensan, parece
    muy complicado, casi orgánico.
  36. Pero ¿por qué lo intentamos?
  37. ¿Por qué es bioinspirado?
  38. Hablaré un poco sobre eso.
  39. Los humanos, al caminar con 2 piernas,
  40. no usamos un músculo
  41. para levantar así la pierna
    y andar como un robot, ¿no?
  42. Balanceamos una pierna
    y detenemos la caída,
  43. levantamos de nuevo, balanceamos
    la pierna y detenemos la caída.
  44. Usamos la propia dinámica,
    la física de nuestro cuerpo
  45. igual que un péndulo.
  46. Lo llamamos locomoción dinámica pasiva.
  47. Al levantarnos, convertimos
  48. energía potencial en energía cinética,
  49. energía potencial en energía cinética.
  50. Es un proceso de caída constante.
  51. Así, aunque no hay nada en la
    naturaleza con este aspecto
  52. en realidad nos hemos
    inspirado en la biología
  53. y hemos aplicado a este robot
    los principios del caminar.
  54. Por lo tanto, es un robot
    biológicamente inspirado.
  55. Lo que ven aquí es lo próximo
    que queremos hacer.
  56. Queremos plegar las patas y dispararlo
    en un movimiento de largo alcance.
  57. Entonces despliega sus patas...
    casi parece de Star Wars.
  58. Al aterrizar amortigua
    el impacto y empieza a caminar.
  59. Lo que ven por aquí, esto amarillo,
    no es un rayo de la muerte. (Risas)
  60. Es solo para ilustrar
    que si tienen cámaras
  61. o diferentes tipos de sensores
  62. ya que es alto, mide 1,80 metros,
  63. puede ver por encima de obstáculos
    como arbustos y demás.
  64. Tenemos dos prototipos.
  65. La primera versión, al fondo,
    se llama STriDER I.
  66. Uno de los problemas de STriDER I...
  67. El del frente, más pequeño,
    es STriDER II.
  68. El STriDER I tenía el problema
    de un cuerpo demasiado pesado.
  69. Tenía muchos motores para alinear
    las articulaciones y demás.
  70. Decidimos sintetizar un mecanismo
  71. para librarnos de tantos motores,
    y con un único motor
  72. podemos coordinar todos los movimientos.
  73. Es una solución mecánica al problema,
    en lugar de emplear mecatrónica.
  74. El cuerpo central es lo bastante liviano
    como para caminar en el laboratorio.
  75. Este fue el primer paso que dio con éxito.
  76. Aún no es perfecto así que todavía
    tenemos mucho trabajo por delante.
  77. El segundo robot del que quiero
    hablar se llama IMPASS:
  78. "Plataforma Móvil Inteligente
    con Sistema Activo Radial".
  79. Es un robot con un híbrido
    de ruedas y patas.
  80. Se puede entender como
    una rueda sin llanta
  81. o una rueda radial.
  82. Pero los radios entran y salen
    del eje individualmente
  83. así que es un híbrido de rueda y patas.
  84. Literalmente estamos
    reinventando la rueda.
  85. Permítanme demostrarles cómo funciona.
  86. En este video usamos una estrategia
  87. que llamamos estrategia reactiva.
  88. Usando solamente los sensores
    en los extremos
  89. intenta caminar sobre
    un terreno cambiante
  90. un terreno blando que
    se deforma y cambia.
  91. Y solo con la información táctil
  92. consigue cruzar por este tipo de terreno.
  93. Pero cuando encuentra un terreno extremo,
  94. en este caso el obstáculo,
    mide más del triple
  95. de altura que el robot.
  96. Luego entra en modo deliberado,
  97. en el que usa un detector láser
  98. y un sistema de cámaras
    para medir el obstáculo
  99. y planifica cuidadosamente
    el movimiento de los radios
  100. y los coordina de manera que exhibe
  101. esta movilidad tan impresionante.
  102. Probablemente no hayan visto
    aún nada como esto.
  103. Es un robot de muy alta movilidad
  104. que hemos desarrollado, llamado IMPASS.
  105. Cuando conducimos un auto,
    para dirigirlo
  106. usamos un método llamado
    "dirección Ackermann".
  107. Las ruedas delanteras giran así.
  108. En muchos robots pequeños con ruedas
    se usa la "dirección diferencial"
  109. es decir, las ruedas izquierda y derecha
    giran en sentidos opuestos.
  110. Con IMPASS podemos hacer
    muchos tipos de movimientos.
  111. Por ejemplo, en este caso,
    aunque ambas ruedas se conectan
  112. al mismo eje, rotando con
    la misma velocidad angular,
  113. simplemente cambiamos
    la longitud de los radios,
  114. el diámetro efectivo, y así
    gira a izquierda y derecha.
  115. Estos son solo algunos ejemplos
    de lo que podemos hacer con IMPASS.
  116. Este robot se llama CLIMBeR (escalador)
  117. "Robot con patas de comportamiento
    inteligente adaptado suspendido por cable"
  118. He hablado con muchos científicos del
    laboratorio de propulsores de la NASA
  119. son famosos sus vehículos
    exploradores de Marte
  120. y los científicos, los geólogos,
    siempre me dicen
  121. que los lugares más interesantes
  122. para la ciencia son siempre
    los precipicios.
  123. Pero los exploradores actuales
    no llegan allí.
  124. Esto nos inspiró a construir un robot
  125. para escalar un entorno estructurado
    como un precipicio.
  126. Y este es CLIMBeR.
  127. Veamos qué hace. Tiene 3 patas,
    y aunque no se ve bien
  128. tiene un cabrestante
    con un cable por encima.
  129. Intenta averiguar el mejor lugar
    para poner un pie
  130. y cuando lo consigue,
  131. calcula en tiempo real
    la distribución de fuerzas,
  132. cuánta fuerza necesita ejercer
    sobre la superficie
  133. para no volcar ni resbalar.
  134. Cuando se ha estabilizado
    levanta una pata
  135. y con ayuda del cabrestante
    puede seguir escalando.
  136. También sirve para misiones
    de búsqueda y rescate.
  137. Este robot se llama MARS: "Sistema
    robótico con múltiples miembros".
  138. Hace 5 años trabajé en el laboratorio
    de propulsores de la NASA
  139. durante el verano como
    investigador contratado.
  140. Ya tenían un robot de
    6 patas llamado LEMUR.
  141. Y en él se basa este otro.
  142. Es un robot hexápodo.
  143. Hemos desarrollado un planificador
    de movimientos adaptativo
  144. y conseguido una capacidad
    de carga interesante.
  145. A los estudiantes les gusta divertirse.
  146. Presenta una movilidad muy interesante.
  147. Y aquí se ve que está caminando
    por un terreno estructurado.
  148. Es difícil de ver en este video,
  149. intenta caminar en roca sólida,
    en la arena,
  150. pero según la humedad y el grosor
    del grano de la arena
  151. cambia la manera en que
    se hunden las patas.
  152. Intenta adaptar sus movimientos
    para atravesar estos terrenos.
  153. Y también hace cosas graciosas,
    como pueden imaginar.
  154. Recibimos a muchos visitantes
    en nuestro laboratorio.
  155. Cuando tenemos visita,
    MARS se acerca al teclado
  156. y escribe "Hola, me llamo MARS.
  157. Bienvenidos a RoMeLa,
  158. el "laboratorio de mecanismos
    robóticos de Virginia Tech".
  159. Este es un robot ameboide.
  160. No hay tiempo ahora para
    entrar en detalles técnicos
  161. pero les mostraré algunos
    de los experimentos.
  162. Estas son algunas de las primeras
    pruebas de viabilidad.
  163. Almacenamos energía potencial en
    la piel elástica para hacerlo moverse.
  164. O hacemos que se mueva empleando
    tensores activos hacia adelante y atrás.
  165. Trabajamos con científicos e ingenieros
    de la Universidad de Pensilvania
  166. para idear una versión accionada
    químicamente de este robot ameboide.
  167. Hacemos esto por aquí
  168. y, como por arte de magia, se mueve.
  169. Se llama ChIMERA.
  170. Este robot es un proyecto muy reciente.
  171. Se llama RAPHaEL.
  172. "Mano robótica propulsada por aire
    con ligamentos elásticos".
  173. Hay muchas manos robóticas
    realmente buenas en el mercado.
  174. El problema es que son demasiado caras,
    decenas de miles de dólares.
  175. Por eso no son muy prácticas
    para aplicaciones protésicas
  176. ya que no son asequibles.
  177. Queríamos abordar este problema
    de manera diferente.
  178. En lugar de usar motores eléctricos
    y actuadores electromecánicos
  179. usamos aire comprimido.
  180. Desarrollamos estos nuevos actuadores
    para articulaciones.
  181. Con ellos es posible cambiar la fuerza
  182. con solo cambiar la presión de aire.
  183. Y puede aplastar una lata
    vacía de refresco
  184. y sostener objetos frágiles
    como un huevo crudo
  185. o como en este caso, una lámpara.
  186. Lo mejor es que solo costó USD 200
    hacer el primer prototipo.
  187. Este robot pertenece a una
    familia de robots serpiente
  188. llamada HyDRAS,
  189. "serpiente robótica articulada
    con híper grados de libertad".
  190. El de aquí, pueden verlo
    afuera en la recepción,
  191. hay una demo, pasen en el intervalo.
  192. Es un robot que escala estructuras.
  193. Esto es un brazo de HyDRAS.
  194. Es un brazo robótico
    con 12 grados de libertad
  195. y lo mejor es la interfaz de usuario.
  196. Este cable de aquí es una fibra óptica
  197. y esta estudiante, probablemente
    usándolo por primera vez,
  198. puede articularlo de muchas maneras.
  199. En Irak por ejemplo, en zonas de guerra
  200. hay bombas cerca de la carretera.
  201. Se suelen enviar vehículos
    radiocontrolados con brazos robóticos.
  202. Lleva mucho tiempo y dinero
  203. adiestrar a un operador para manejar
    esos brazos tan complejos.
  204. En este otro caso resulta muy intuitivo.
  205. Este otro estudiante,
    quizá usándolo por primera vez,
  206. puede hacer manipulaciones
    complejas de objetos.
  207. Así de fácil.
  208. Es muy intuitivo.
  209. Y este es nuestro robot estrella.
  210. Tenemos incluso un club de fans
    del robot DARwIn:
  211. "robot dinámico antropomorfo
    con inteligencia".
  212. Como saben, estamos muy interesados
    en robots humanoides que caminan
  213. y decidimos construir
    un pequeño humanoide.
  214. Eso fue en 2004; por entonces
  215. algo así era realmente revolucionario.
  216. Era más bien un estudio de viabilidad.
  217. ¿Qué motores deberíamos usar?
  218. ¿Es acaso posible? ¿Qué tipo
    de control deberíamos hacer?
  219. Este modelo no tiene ningún sensor.
  220. Se controla en bucle abierto.
  221. Como muchos ya sabrán,
    si no tiene sensores
  222. y si encuentra alguna perturbación...
    ya saben lo que ocurre.
  223. (Risas)
  224. Basándonos en ese éxito, al año siguiente
  225. hicimos un diseño mecánico en serio
  226. empezando por la cinemática.
  227. Y así nació DARwIn en 2005.
  228. Se levanta, camina... impresionante.
  229. Pero todavía, como pueden ver,
    tiene un cable, un cordón umbilical.
  230. Aún usábamos alimentación externa
  231. y computación externa.
  232. Ya en 2006 era hora de divertirse.
  233. Démosle inteligencia.
  234. Le dimos la potencia
    de cálculo necesaria:
  235. Procesador Pentium M
    a 1,5 gigahercios
  236. 2 cámaras FireWire,
    giróscopos, acelerómetros
  237. 4 sensores de presión y torsión en los
    pies, baterías de polímero de litio...
  238. y ahora DARwIn es completamente autónomo.
  239. Ya no se controla a distancia.
  240. No hay cables. Mira alrededor,
    busca la pelota,
  241. sigue mirando, busca la pelota,
    e intenta jugar al fútbol
  242. de forma autónoma, con
    inteligencia artificial.
  243. Veamos qué tal le va.
    Este fue nuestro primer intento.
  244. (Video) Tribuna: ¡Gol!
  245. Dennis Hong: Hay una competición
    llamada RoboCup.
  246. No sé cuántos de Uds. conocen la RoboCup.
  247. Es un campeonato internacional
    de robots futbolistas autónomos.
  248. Y la meta final de RoboCup
  249. es que para el año 2050
  250. robots autónomos humanoides
    de nuestro tamaño
  251. jueguen al fútbol contra los
    campeones del mundo humanos...
  252. y ganen.
  253. Esa es la meta real, muy ambiciosa,
  254. pero creemos que podemos conseguirlo.
  255. Esto fue el año pasado en China.
  256. Fuimos el primer equipo estadounidense
    que se clasificó
  257. para la competición de robots humanoides.
  258. Esto fue este año, en Austria.
  259. Van a ver la acción, 3 contra 3,
  260. completamente autónomos.
  261. ¡Así se hace, sí!
  262. Los robots se siguen unos a otros
    y juegan en equipo entre ellos.
  263. Es impresionante.
  264. Es un congreso de investigación
    en forma de evento competitivo.
  265. Ahí ven el bello trofeo
    de la Copa Louis Vuitton.
  266. Es un trofeo al mejor humanoide
  267. y queremos ganarlo por primera vez
  268. para EE.UU. el año que viene,
    deséennos suerte.
  269. (Aplausos)
  270. Gracias.
  271. DARwIn también tiene muchos otros talentos.
  272. El año pasado dirigió a la
    Orquesta Sinfónica de Roanoke
  273. para el concierto de vacaciones.
  274. Esta es la siguiente generación:
    DARwIn IV
  275. más inteligente, más rápido, más fuerte
  276. y está intentando demostrar sus habilidades:
  277. "Soy un macho, soy fuerte.
  278. Sé hacer movimientos de Jackie Chan,
  279. movimientos de artes marciales".
  280. (Risas)
  281. Y se va caminando. Este es DARwIn IV,
  282. podrán verlo luego en la recepción.
  283. Estamos convencidos de que será el primer
  284. robot humanoide corredor de EE.UU.
    Estén al tanto.
  285. Ya les he mostrado algunos
    de nuestros fantásticos robots.
  286. Pero ¿cuál es el secreto
    de nuestro éxito?
  287. ¿De dónde sacamos estas ideas?
  288. ¿Cómo desarrollamos ideas como estas?
  289. Ganamos premio tras premio,
    año tras año.
  290. Ya no tenemos espacios
    donde colocar los premios,
  291. empezamos a acumularlos en el suelo,
    esperemos no perder ninguno.
  292. Estos son solo los premios
    que ganamos en otoño de 2007
  293. en competiciones robóticas y cosas así.
  294. Tenemos 5 secretos.
  295. El primero: ¿de dónde obtenemos
    esta inspiración,
  296. esta chispa de imaginación?
  297. Esta es una historia real,
    mi historia personal.
  298. Cuando me voy a la cama,
    a las 3 o 4 de la mañana,
  299. me acuesto, cierro los ojos,
    y veo líneas y círculos
  300. y diferentes formas que flotan
  301. que se ensamblan y forman mecanismos
  302. y pienso "Ah, este es bueno".
  303. Junto a mi cama tengo un cuaderno,
  304. un diario con un bolígrafo
    que tiene una luz LED
  305. porque no quiero encender la luz
    y despertar a mi esposa.
  306. Veo los dibujos, lo garabateo todo,
    dibujo cosas, y vuelvo a la cama.
  307. Cada día por la mañana
  308. lo primero que hago antes del café
  309. antes de lavarme los dientes,
    abro mi cuaderno.
  310. Muchas veces está vacío.
  311. A veces hay algo,
    a veces es un sinsentido
  312. y la mayor parte del tiempo
    ni yo entiendo mi propia letra.
  313. ¿Qué se puede esperar
    a las 4 de la mañana?
  314. Así que necesito descifrar
    lo que escribí.
  315. Pero a veces encuentro una idea ingeniosa
  316. y tengo un momento de inspiración.
  317. Corro a mi despacho,
    me siento ante la computadora
  318. anoto las ideas, hago bocetos,
  319. y guardo todo en una
    base de datos de ideas.
  320. Cuando recibimos un pedido de propuestas
  321. busco algo que coincida entre
    mis ideas potenciales y el problema.
  322. Si algo coincide, escribimos
    una propuesta de investigación,
  323. conseguimos financiación, y empezamos
    los proyectos de investigación.
  324. Pero solo con la chispa
    de imaginación no basta.
  325. ¿Cómo desarrollamos estas ideas?
  326. En RoMeLa, el Laboratorio
    de Mecanismos Robóticos,
  327. celebramos magníficas sesiones
    de tormentas de ideas.
  328. Nos reunimos, debatimos los problemas
  329. y las soluciones a los mismos.
  330. Pero antes de empezar
    ponemos una regla de oro.
  331. La regla es:
  332. Nadie critica las ideas de otro,
  333. nadie critica ninguna opinión.
  334. Esto es crucial, porque a menudo
    los estudiantes tienen miedo
  335. o incomodidad por lo que
    otros puedan pensar de ellos
  336. por sus opiniones e ideas.
  337. Al hacerlo así, resulta sorprendente
  338. cómo abren su mente los estudiantes.
  339. Tienen ideas geniales, locas, brillantes.
  340. Toda la sala se electriza
    de energía creativa.
  341. Así desarrollamos nuestras ideas.
  342. Nos queda poco tiempo.
  343. Una cosa más que quiero decir
  344. es que solo la chispa de la idea
    y su elaboración no bastan.
  345. Hubo un momento genial en TED
  346. creo que fue Sir Ken Robinson, ¿no?
  347. Dio una charla sobre cómo la educación
  348. y la escuela matan la creatividad.
  349. En realidad esa historia tiene 2 caras.
  350. Hay un límite en lo que se puede hacer
  351. solo a base de ideas ingeniosas,
  352. creatividad y buena intuición,
    de ingeniero.
  353. Si queremos hacer
    algo más que cacharrear,
  354. si queremos ir más allá de
    una mera afición a la robótica
  355. y abordar los grandes
    retos de la robótica
  356. mediante investigación rigurosa,
    necesitamos más que eso.
  357. Aquí entra la escuela.
  358. Batman, cuando pelea contra los malos,
  359. tiene su cinturón de armas,
    tiene un gancho arrojadizo,
  360. tiene toda clase de artilugios.
  361. Para nosotros los robóticos,
    ingenieros y científicos
  362. estas herramientas son las asignaturas
    que se estudian en clase.
  363. Matemáticas, ecuaciones diferenciales,
  364. álgebra lineal, ciencias, física,
  365. incluso, hoy en día, química
    y biología, como ya han visto.
  366. Estas son las herramientas
    que necesitamos.
  367. Y cuantas más herramientas
    tengamos, como Batman,
  368. más efectivos seremos
    peleando contra los malos.
  369. Tendremos más herramientas para
    atacar a los grandes problemas.
  370. Por eso la educación es muy importante.
  371. Pero no se trata solamente de eso.
  372. También hay que trabajar
    muy, muy arduamente.
  373. Siempre digo a mis estudiantes:
  374. "Trabaja con astucia y luego esfuérzate".
  375. Esta foto se tomó
    a las 3 de la madrugada.
  376. Les aseguro que si vienen
    a las 3 o 4 de la mañana
  377. tenemos alumnos trabajando allí,
  378. y no porque yo se lo mande,
    sino porque nos estamos divirtiendo.
  379. Lo que me lleva al último asunto:
  380. No olviden divertirse.
  381. Ese es el secreto de nuestro éxito:
    nos divertimos muchísimo.
  382. Estoy convencido de que la máxima
    productividad llega si uno se divierte.
  383. Y eso es lo que estamos haciendo.
  384. De nuevo, nos queda poco tiempo.
  385. Ojalá pueda hablarles
    otra vez y presentarles
  386. otros proyectos de robótica apasionantes
    que no tengo tiempo de mencionar.
  387. Tenemos un vehículo completamente autónomo
    capaz de conducir en entorno urbano.
  388. Ganamos medio millón de dólares
    en el Desafío Urbano DARPA.
  389. Tenemos también el primer vehículo
    del mundo dirigido por un invidente.
  390. Lo llamamos el reto del conductor invidente,
    muy interesante.
  391. Y hay muchos otros proyectos robóticos
    de los que querría hablar.
  392. Es todo, vayan y lean un gran libro.
  393. Inspírense, inventen, trabajen arduamente.
  394. Sigan en la escuela.
  395. Propongan ideas geniales,
    las esperaré con gusto.
  396. Mándenme un correo, hablemos de eso.
  397. Es todo. Muchas gracias.
  398. (Aplausos)