M-Blocks, salta, gira, voltea e identifica
M-Blocks, salta, gira, voltea e identifica, desarrollados en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT, los robots pueden autoensamblarse para formar diversas estructuras con aplicaciones que incluyen inspección.
Enjambres de robots simples e interactivos tienen el potencial de desbloquear habilidades sigilosas para realizar tareas complejas. Sin embargo, lograr que estos robots logren una verdadera mente de coordinación similar a una colmena ha resultado ser un obstáculo.
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En un esfuerzo por cambiar esto, un equipo del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT ideó un esquema sorprendentemente simple: cubos robóticos autoensamblables que pueden treparse unos a otros, saltar por el aire y rodar el terreno.
Seis años después de la primera iteración del proyecto, los robots ahora pueden «comunicarse» entre sí utilizando un sistema similar a un código de barras en cada cara del bloque que permite que los módulos se identifiquen entre sí. La flota autónoma de 16 bloques ahora puede realizar tareas o comportamientos simples, como formar una línea, seguir flechas o seguir la luz.
Dentro de cada «M-Block» modular hay un volante que se mueve a 20,000 revoluciones por minuto, usando el momento angular cuando el volante se frena. En cada borde y cada cara hay imanes permanentes que permiten que dos cubos se unan entre sí.
Si bien los cubos no pueden manipularse con tanta facilidad como, por ejemplo, los del videojuego «Minecraft», el equipo prevé fuertes aplicaciones en la inspección y, finalmente, la respuesta a desastres. Imagina un edificio en llamas donde una escalera ha desaparecido. En el futuro, puedes imaginar simplemente tirar M-Blocks en el suelo y verlos construir una escalera temporal para subir al techo o bajar al sótano para rescatar a las víctimas.
«M significa movimiento, imán y magia«, dice Daniela Rus, profesora y directora de CSAIL del MIT. “’Movimiento’, porque los cubos pueden moverse saltando. ‘Imán’, porque los cubos pueden conectarse a otros cubos usando imanes, y una vez conectados, pueden moverse juntos y conectarse para ensamblar estructuras. «Magia», porque no vemos partes móviles, y el cubo parece ser impulsado por la magia «.
Si bien el mecanismo es bastante intrincado en el interior, el exterior es todo lo contrario, lo que permite conexiones más robustas. Más allá de la inspección y el rescate, los investigadores también imaginan usar los bloques para cosas como juegos, fabricación y atención médica.
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M-Blocks, salta, gira, voltea e identifica, «lo único de nuestro enfoque es que es económico, robusto y potencialmente más fácil de escalar a un millón de módulos», dice el estudiante de doctorado CSAIL John Romanishin, autor principal de un nuevo artículo sobre el sistema. “Los bloques M pueden moverse de forma general. Otros sistemas robóticos tienen mecanismos de movimiento mucho más complicados que requieren muchos pasos, pero nuestro sistema es más escalable «.
Romanishin escribió el artículo junto a Rus y el estudiante universitario John Mamish de la Universidad de Michigan. Presentarán el documento sobre bloques M en la Conferencia Internacional de IEEE sobre Robots y Sistemas Inteligentes en noviembre en Macao.
Los sistemas de robots modulares anteriores generalmente abordan el movimiento utilizando módulos de unidad con pequeños brazos robóticos conocidos como actuadores externos. Estos sistemas requieren mucha coordinación incluso para los movimientos más simples, con múltiples comandos para un salto o salto.
En el lado de la comunicación, otros intentos han implicado el uso de luz infrarroja u ondas de radio, que pueden volverse torpemente rápidas: si tiene muchos robots en un área pequeña y todos intentan enviarse señales, se abre un canal desordenado de conflicto y confusión.
Cuando un sistema usa señales de radio para comunicarse, las señales pueden interferir entre sí cuando hay muchas radios en un volumen pequeño.
En 2013, el equipo desarrolló su mecanismo para M-Blocks. Crearon cubos de seis caras que se mueven utilizando algo llamado «fuerzas de inercia». Esto significa que, en lugar de utilizar brazos móviles que ayudan a conectar las estructuras, los bloques tienen una masa dentro de ellos que «arrojan» contra el costado del módulo, que hace que el bloque gire y se mueva.
Cada módulo puede moverse en cuatro direcciones cardinales cuando se coloca en cualquiera de las seis caras, lo que da como resultado 24 direcciones de movimiento diferentes. Sin pequeños brazos y apéndices sobresaliendo de los bloques, es mucho más fácil para ellos mantenerse libres de daños y evitar colisiones.
Sabiendo que el equipo había abordado los obstáculos físicos, el desafío crítico aún persistía: ¿Cómo hacer que estos cubos se comuniquen e identifiquen de manera confiable la configuración de los módulos vecinos?
A Romanishin se le ocurrieron algoritmos diseñados para ayudar a los robots a realizar tareas simples o «comportamientos», lo que los llevó a la idea de un sistema similar a un código de barras donde los robots pueden sentir la identidad y la cara de los otros bloques a los que están conectados.
En un experimento, el equipo hizo que los módulos se convirtieran en una línea de una estructura aleatoria, y observaron si los módulos podían determinar la forma específica en que estaban conectados entre sí. Si no lo fueran, tendrían que elegir una dirección y rodar de esa manera hasta que terminen al final de la línea.
Esencialmente, los bloques utilizaron la configuración de cómo están conectados entre sí para guiar el movimiento que eligen mover, y el 90 por ciento de los M-Blocks lograron entrar en una línea.
El equipo señala que construir la electrónica fue muy desafiante, especialmente cuando se trataba de encajar hardware complejo dentro de un paquete tan pequeño. Para hacer que los enjambres M-Block sean una realidad más grande, el equipo quiere exactamente eso: más y más robots para hacer enjambres más grandes con capacidades más fuertes para diversas estructuras.