Robots Humanoides: La Evolución

INSTITUTO INEC

TRABAJO PARA EL DESARROLLO HUMANO

HUMANOIDES

El cuerpo humano es fruto de la evolución de la naturaleza → Supervivencia durante millones de años, gran adaptabilidad a nuestro entorno y a nuestra forma de vida en la tierra • Todo nuestro entorno y todas nuestras herramientas están adaptados al cuerpo humano → Si hacemos robots humanoides (universales) no es necesario hacer cambios en nuestro entorno, en las máquinas, las herramientas, etc.

SUEÑOS ROBOTICOS

Evolución Robótica

• Robots industriales

• Tecnología madura y robusta

• 1M población mundial de robots

• 125K nuevos robots instalados 2005

• Necesidad de nuevas aplicaciones

• Nuevos mercados de servicios

• Necesidad de nuevas locomociones

• Rueda: robustez, sistemas comerciales • Patas: varios prototipos con 4↑ patas

¿Aceptaríamos a Humanoides?

• Son muy parecidos a nosotros → Mayor aceptabilidad social (si no son de grandes dimensiones y muy “metálicos”)

• ¿Qué aceptaríamos mejor, a un androide ó a C-3PO? →

“Uncanny Valley”

Podemos apreciar la respuesta emocional de un sujeto humano ante el antropoformismo de un robot (M. Mori, 2005).

El Valle Inexplicable (Uncanny Valley) es la región de respuesta emocional negativa para un robot que parece "casi humano". El movimiento amplifica esta respuesta emocional.

Desventajas del bipedismo

Todos los animales (en la actualidad) cuentan con 4 patas → Corren mas rápido que los bipedos, pueden subir/bajar grandes pendientes, las crías aprenden a andar muy rápido • La naturaleza evolucionó hacia el bipedismo pero el hombre tuvo que inventar la rueda → Para grandes desplazamientos es mejor la rueda (que no existe en la naturaleza)

Evolución de la especie humana

Ventajas del bipedismo (I)

• El cuerpo humano y su locomoción no son las óptimas → Pero es el sistema más flexible que se adapta a una variedad de tareas (andar, gatear, saltar, agacharse, subir escaleras, nadar, …, excepto volar) • El bipedismo dejo libre las manos para poder hacer fuego y herramientas, evolucionando hacia la inteligencia

Bípedismo e inteligencia

• Es posible desarrollar inteligencia sin el bipedismo?

• El concepto de “embodiment” confirma que sin el cuerpo no es posible la conciencia.

Manos libres para otras tareas

Ventajas del bipedismo (II)

Somos más lentos en desplazarnos pero podemos andar mucho más lejos → Pudimos desplazarnos largas distancias para cazar y durante los cambios climáticos

Ventajas del bipedismo (III)

Disminución del consumo energía que permitió la supervivencia en épocas frías

Bípedismo e inteligencia

Es posible desarrollar inteligencia sin el bipedismo? • El concepto de “embodiment” confirma que sin el cuerpo no es posible la conciencia.

Evolución de humanos y humanoides

Evolución de Humanoides (I)

Evolución de Humanoides (II)

El Robot Honda-P2 (1995)

El Robot Honda-Asimo (2000-04)

Evolución de Robots de Honda

HRP-2P (2003-04)

Otros Desarrollos “grandes”

El fenómeno QRIO (I)

El fenómeno QRIO (II)

Los Humanoides de la UC3M

Robot Rh-1 de la UC3M (I)

• Tamaño natural: ~1.500 mm • ~50 kg incluidas baterías • 21 GDL • 6 GDL en cada pierna • 3 GDL en cada brazo • 1 GDL en la cabeza • 2 computadores a bordo • 2 CanBus de comunicación • Sensores a bordo • 2 Fuerza/par en los brazos • 3 inclinómetros • 3 acelerómetros • Conexión wi-fi

Cinemática del Rh-1

Mecatrónica del Rh-1

Arquitectura Hardware del Rh-1

HMI del Rh-1

Control estable del andar

El algoritmo de estabilidad estática es: 1. Control de la reacción del suelo 2. Control del ZMP (Zero Moment Point) 3. Planificación del aterrizaje del pie (pZMP)

Gait Dinámico del Rh-1 (I)

Control utilizando la lógica Lie y el POE (Products of Exponentials) • Control teniendo en cuenta la flexión 3D de la estructura

Gait Dinámico del Rh-1 (III)

Experimentación del RH-1 (I)

Interacción Gesticular del Rh-1 (I)

Cabeza sensorizada del Rh-1

Interacción Gesticular del Rh-1 (II)

La Evolución …