Desarrollan una mano robótica con locomoción propia sobre sus dedos

Un equipo de investigación de Soft Robotics Lab / ETH Zurich ha desarrollado una mano robótica innovadora que combina la capacidad de desplazamiento con la de manipulación, utilizando sus propios dedos para moverse. Este avance, del que informa Hackster.io, plantea un nuevo paradigma para la autonomía de los efectores finales en robótica.

El prototipo se basa en una mano WUJI comercial, equipada con 20 articulaciones actuadas, cuatro por cada dedo. Los investigadores mantuvieron la cinemática de los dedos y el controlador de posición existentes, añadiendo un módulo que integra la alimentación, los sensores y el hardware computacional. Con un peso de 818 gramos, el robot ejecuta sus políticas de control de forma autónoma, sin necesidad de conexión externa.

La principal ventaja de este diseño radica en la capacidad de la mano para operar con mayor independencia. Al poder desplazarse por sí misma, una mano robótica de estas características podría ser desplegada por un robot más grande en aberturas confinadas. Una vez dentro, podría realizar tareas como accionar controles y regresar, transformando lo que tradicionalmente es un efector final en un pequeño robot con capacidades propias de locomoción y manipulación.

El desafío de lograr que la mano se desplace sobre sus dedos es considerable, dadas las diferencias en la configuración y el rango de movimiento de cada dedo, especialmente el pulgar, así como el ángulo de la palma durante el apoyo. Para superar estas dificultades, el equipo entrenó a la mano utilizando aprendizaje por refuerzo en un entorno de simulación calibrado con datos del hardware físico. Este enfoque asigna a cada punta de dedo una posición objetivo basada en la postura natural de la mano, fomentando que los dedos aprendan cuándo y dónde debe dar cada paso sin una marcha predefinida.

Tras el entrenamiento, el robot físico demostró su capacidad para desplazarse sin ataduras a través de 14 tipos de superficies, incluyendo suelos lisos, rejillas metálicas, hierba y grava. En 21 trayectorias medidas, alcanzó una velocidad media de 0.093 metros por segundo. Además, el sistema puede dirigir su movimiento y recuperarse de caídas, logrando enderezar la mano en 21 de 25 pruebas.

La mano robótica también fue entrenada para usar sus dedos en tareas de manipulación sin comprometer su estabilidad. En una prueba, ejecutó 29 de 32 comandos de teclado consecutivos manteniendo su postura e incluso se empleó para jugar al Sokoban. En otra demostración, con la ayuda de visión externa, la mano pudo acercarse a un cubo pequeño y empujarlo hacia objetivos situados entre 10 y 40 centímetros.

Las futuras iteraciones del prototipo podrían incorporar visión a bordo, eliminando la necesidad de cámaras externas para percibir el entorno. Esto consolidaría la visión de convertir un efector final en un robot autónomo y versátil, capaz de acceder y operar en espacios donde otras máquinas no pueden.