| Artículos | 01 DIC 1996

Los primeros robots insecto

Tags: Histórico
Eloy Anguiano.

A finales de los años 80 y principios de los años 90 en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (M.I.T.) se pusieron a prueba unos singulares insectos. Sus creadores eran un equipo de científicos y tecnólogos encabezados por Rodney Brooks.

En general, el mayor problema de la robótica es la construcción de robots capaces de realizar trabajos útiles en un mundo complejo y variable. La aproximación tradicional a este problema parte del modelo convencional de inteligencia artificial formulado por primera vez por Allen Newell y Herbert Simon de la universidad de Carnegie-Mellon.

Según este modelo, un robot debe procesar primero la información que obtiene de sus sensores. El segundo paso es reconocer los objetos detectados. El tercero es, con esta información, construir algún tipo de estructura interna que represente la escena como un todo. El cuarto es, utilizando esta estructura que representa el ambiente, trazar un plan que le permita llevar a cabo la tarea o tareas que le han sido encomendadas.

Tras todo esto, debe convertir sus planes en acciones, moviendo diversos motores. La complejidad de cada una de estas tareas y la secuencialidad del proceso completo lleva a un gran problema, cualquier simplificación se expande fuertemente hasta el resultado final. De esta forma, cada paso debe ser muy preciso si se desean realizar tareas levemente complejas. Esto supone un gran cuello de botella computacional, el robot será extremadamente lento o será poco preciso.

Rodney Brooks decidió que el enfoque tradicional no era el adecuado, para ello, en lugar de intentar reproducir los comportamientos de los animales mas desarrollados lo intentó con los más simples, los insectos. Los insectos, tienen una circuitería neural bastante escasa (comparativamente hablando), muy simple y distribuida. El cuello de botella inducido por el proceso de conocimiento e identificación. Los robots de Brooks no tienen ninguna razón, ni plan, ni modelos internos del mundo. En su lugar, los robots insecto están organizados en torno a comportamientos reactivos como que si se encuentra un obstáculo en su permanente exploración lo evita.

Este tipo de comportamiento es muy similar al comportamiento reflejo de los animales superiores. Para llevarlo a cabo basta con introducir métodos de unión entre la percepción y la acción. Sin embargo, este proceso tan simple no permite un comportamiento complejo, es necesario que todos los circuitos reactivos estén acoplados en una compleja red de interacciones, de tal forma que un determinado estímulo A, dispare una respuesta B, que a su vez estimula una respuesta C y suprime otra D y así sucesivamente a lo largo de toda la red de respuestas. Este complejo sistema de respuestas al ambiente permite un comportamiento suficientemente complejo y adaptable a la variación ambiental.

Este sistema fue aplicado por primera vez por Brooks y sus estudiantes en el primero de sus robots-insecto (y el más simple de todos) al que llamaron Allen. Este robot tenía tres comportamientos superpuestos. El primero era evitar obstáculos. Inicialmente el robot suelto en una habitación vacía se iba al centro de ésta, pues era el lugar donde mas alejado estaba de cualquier obstáculo. Si alguien entraba en la habitación huía de la persona en cuestión.

La segunda y tercera capas de comportamiento eran programables pero una de las mas representativas era la de seguir las paredes como segunda capa y atravesar huecos en las paredes como tercera capa. De esta forma, el robot era capaz de encontrar puertas y atravesar justo por en medio sin necesidad de ninguna representación del objeto puerta ni de los objetos que hay en su campo de detección.

Una versión más avanzada de este robot al que denominaron Herbert tenía muchos más sensores y era capaz de ir recorriendo los despachos y recogiendo los envases vacíos de bebidas que había en las mesas de los investigadores.

Sin embargo, estos primeros robots eran robots con ruedas. Su funcionamiento era similar al de un insecto pero sus capacidades de movimiento en superficies rugosas y abruptas era muy limitado y su aspecto, por supuesto, no tenía el mas leve parecido con ellos.

El siguiente paso entonces era el de crear robots con patas. La mayor parte de los investigadores en robótica estaban de acuerdo en que el mayor problema de los robots con patas era la estabilidad, sin embargo a Brooks no le preocupó demasiado pues los insectos estaban constantemente cayéndose y eso no impedía que consiguiesen sus objetivos adecuadamente. El primer problema con que se encontró Brooks fue el de que el número de parámetros de actuación (a nivel de motores) era muy superior al de los robots con ruedas. Para evitar esta gran cantidad de parámetros la solución que encontró fue muy similar a como funcionan los insectos reales.

Un insecto tiene (básicamente) un "cerebro" central que le indica a las patas a donde tienen que moverse. En cada pata hay un ganglio, que actúa como si fuera el "cerebro" de la pata y controla su movimiento con precisión. Brooks no tuvo nada más que añadir este sistema de control al movimiento de sus robots.

Esta filosofía fue realizada por primera vez sobre un robot al que denominaron Genghis. La primera activación de este robot permitió comprobar que actuaba de forma muy similar a como lo hace un insecto, lo primero que hizo fue estirar sus patas y colocarse en una posición que le permitiera desplazarse. Lo segundo que hizo, impulsado por una necesidad preprogramada de desplazarse fue utilizar alternativamente sus patas al modo en que lo hacen los insectos, permitiéndole desplazarse de forma coherente.

Si se situaba un obstáculo en su camino como un libro o algo similar, si apoya alguna de sus patas sobre el libro, estira las otras, o las encoje, con el fin de que se encuentre lo menos inclinado posible, tal y como cualquier insecto pesado hace. Digo lo de pesado porque los insectos muy ligeros tienen suficiente con los ganchos de sus extremidades para sostenerse en cualquier superficie, independientemente de la inclinación.

A lo largo de estos años se han desarrollado proyectos de insectos que sirvan para la exploración espacial. Estos proyectos han sido elaborados para o por la NASA. En los próximos años, con las misiones espaciales a Marte veremos si estos robots son útiles en ambientes hostiles y no controlados.

Como motivo de reflexión es interesante pensar que si, en sólo unos pocos años hemos sido capaces de desarrollar robots que simulen el comportamiento de insectos, ¿de qué seremos capaces en los próximos 20 ó 30 años?, ¿se lo puede imaginar?.

Bibliografía

-T.A. Heppenheimer, "Microbots", Discover, Marzo 1989, p. 78. y siguientes.

- S. Strauss, "Micro-Machines", Tecnology Review, Enero 1989, pp. 10-11.

- R. Gannon, "Micromachine magic", Popular Science, Marzo 1989, p. 88 y siguientes.

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