Por: Mugs Redacción

Alumnos del posgrado de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM se concentran en perfeccionar el funcionamiento, rendimiento y habilidades de NimbRo-OP, un humanoide programado para competencias nacionales e internacionales de futbol entre robots autónomos.

Pablo Monroy Llaguno y Luis Sergio Durán Arenas, de la maestría en Ciencias e Ingeniería de la Computación (en las especializaciones de Inteligencia Artificial, el primero, y Procesamiento Digital de Imágenes y Visión Computacional, el segundo), así como Lauro Fernando Vázquez Alberto, de la maestría en Ingeniería Eléctrica-Control (en el área de especialización de Control), trabajan en mejorar la agilidad y percepción del robot.

En el Laboratorio de Biorobótica, ubicado en el segundo piso del edificio T de la FI, realizan tareas relacionadas con el desarrollo de máquinas que tengan habilidades útiles para, algún día, ser de provecho para las personas; una de estas tareas consiste en la integración de algoritmos eficientes en pocos ciclos de computación para resolver ciertas labores.

Nimbro, como le llaman afectuosamente al humanoide, fue adquirido de la Universidad de Bonn, Alemania. En enero de 2014 llegó a las instalaciones de esta casa de estudios y ha sido compartido con otras instituciones educativas como el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey campus Estado de México y La Salle.

No obstante, por costumbre se mantiene el nombre de la plataforma original con que se comercializa: NimbRo-OP, que entre otras cosas identifica al equipo creador.

Con Nimbro, que puede ser programado para resolver problemas con distintas metodologías, es posible participar en la RoboCup, en la categoría Humanoide Soccer, que impulsa creaciones más habilidosas en estrategias de juego; perciban el entorno y la pelota con el uso de sensores que pueden homologarse a los de una persona; que diferencien momentos cuando estén de pie o en el piso; ubiquen porterías y se alineen para disparar al arco. Todo esto mientras caminan y mantienen el balance.

Ha participado dos veces en el Torneo Mexicano de Robótica. Debutó en 2014 en Ciudad del Carmen, Campeche, y al siguiente año se presentó en la Facultad de Estudios Superiores (FES) Acatlán, donde mostró nuevos comportamientos y movimientos para jugar sobre pasto artificial (superficie que complica el caminado) y usó nuevos algoritmos para la detección de pelota y portería.

Luis Sergio Durán Arenas, Pablo Monroy Llaguno y Lauro Fernando Vázquez Alberto trabajan en el Laboratorio de Biorobótica del posgrado de la FI para optimizar las funciones de Nimbro.

Componentes y mejoras

La estructura de soporte, es decir, el cuerpo de Nimbro, está compuesto de aluminio y fibra de carbono; cuenta con servomotores (motores de robots) y una tarjeta de control conectada a la computadora que tiene la función de comunicar posiciones o comandos entre los servomotores y la computadora.

También está dotado de una pequeña máquina (colocada en el pecho) donde corre el sistema operativo y programas que realizan diferentes funciones: procesa información de sus sensores (acelerómetro, giroscopio, brújula y cámara) para tener percepción de su estado y del entorno.

La cámara, colocada en la cabeza, tiene una lente gran angular que cubre casi 180 grados, lo que permite ver más elementos de los alrededores, aunque sacrifica un poco la resolución, indicó Monroy Llaguno.

A futuro, los universitarios pretenden optimizar la estructura de brazos, piernas, pies y cámara a fin de disminuir el peso, así como utilizar una nueva computadora para que los algoritmos que se implementen en ella alcancen los objetivos deseados.

Al respecto, Durán Arenas señaló que la computadora que funciona como el cerebro del robot controla, entre otras cosas, el caminado, parte de la visión y comportamientos como buscar una pelota y desplazarse hacia ella.

En tanto, Vázquez Alberto explicó que el control, enfocado a la dinámica, movimientos e interacción con el medio ambiente, analiza perturbaciones del terreno y hace posible que el humanoide se desplace sobre diversas superficies; cumple con la tarea de caminar de manera fácil y ágil. Todas estas tareas se complementan para el rendimiento.

Las investigaciones desarrolladas vinculan tres problemas de la róbotica: sensado, actuación y computación. Por ejemplo, la visión se relaciona con el sensado y la computación, pues se compone de un sensor visual (cámara) que recibe información del ambiente para enviarla a la computadora.

El control se relaciona con los tres, pues partiendo de la información que sensores como el acelerómetro, el giroscopio y los mismos servomotores brindan sobre la pose, debe generar trayectorias de movimiento que lo lleven a realizar una acción correcta, como levantarse si se ha caído o caminar en una dirección.

Modificaciones

Del original, el equipo universitario cambió la cabeza de plástico impreso por una pequeña base donde colocó la cámara. Reemplazó servomotores, instaló nuevo cableado de piernas para ganar robustez, y ahora trabaja en el cambio de la computadora central por una más reciente, con un procesador de mayor potencia, capaz de realizar más cálculos por segundo, pero pequeña para disminuir el peso. La actual quedaría como alternativa por si falla la nueva.

En competencia, los robots deben cumplir con características de peso y dimensiones para asegurar que no tienen ventajas sobre otros. Es importante mantenerlas y cada año varían las especificaciones de la RoboCup, que se ajustan para acercar cada vez más la estructura a las dimensiones humanas.

Los trabajos con Nimbro también sirven como base de tesis de maestría del equipo universitario. Durán Arenas se enfoca a la visión estereoscópica, mientras que Monroy Llaguno al aprendizaje mediante técnicas de inteligencia artificial, y Vázquez Alberto al control de movimientos por modos deslizantes.

Asimismo, Monroy Llaguno utiliza un robot virtual en su computadora, con algoritmos implementados que buscan soluciones a problemas de aprendizaje de movimientos.

La labor de equipo siempre es mejor, consideraron, por lo que invitan a estudiantes de licenciatura a integrarse con ellos. Estos proyectos mejoran si el número de personas es mayor, por el reparto de tareas.

Se busca preparar a Nimbro para la próxima competencia nacional y la RoboCup, que se llevará a cabo en julio de 2016 en Alemania.