¿Por qué los robots no pueden vencer a los animales?

Un estudio muestra que los componentes de ingeniería de los robots a menudo superan a sus equivalentes biológicos, pero los animales superan a los robots en la funcionalidad general del sistema, lo que señala la integración como el área clave para la mejora de la robótica. Crédito: SciTechDaily.com

A pesar de los componentes individuales superiores, los robots todavía están por detrás de los animales en rendimiento general, lo que sugiere un enfoque futuro en una mejor integración y control de sistemas en robótica.

Los ingenieros en robótica han trabajado durante décadas e invertido muchos millones de dólares en investigación para intentar crear un robot que pueda caminar o correr como un animal. Y, sin embargo, sigue siendo cierto que muchos animales son capaces de realizar hazañas que serían imposibles para los robots que existen hoy en día.

«Un ñu puede migrar miles de kilómetros sobre terreno accidentado, una cabra montesa puede escalar acantilados, encontrar lugares donde ni siquiera parece estar allí, y las cucarachas pueden perder una pata y no desaparecer», dice el Dr. Max Donelan, profesor del Departamento de Fisiología y Kinesiología Biomédica de la Universidad Simon Fraser. «No tenemos robots capaces de algo así de resistencia, agilidad y robustez».

Comparando robots con animales

Para comprender por qué y cuantificar cómo los robots van por detrás de los animales, un equipo interdisciplinario de científicos e ingenieros de importantes universidades de investigación completó un estudio detallado de varios aspectos del funcionamiento de los robots y los comparó con sus equivalentes en animales, para un artículo publicado en Robótica científica. El artículo encuentra que, según las métricas que utilizan los ingenieros, los componentes biológicos tuvieron un rendimiento sorprendentemente pobre en comparación con las piezas fabricadas. Sin embargo, donde los animales destacan es en la integración y el control de esos componentes.

Junto con Donelan, el equipo estuvo formado por el Dr. Sam Burden, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Universidad de Washington; Tom Libby, ingeniero de investigación senior, SRI International; Kaushik Jayaram, profesor asistente del Departamento de Ingeniería Mecánica Paul M Rady de la Universidad de Colorado Boulder; y Simon Sponberg, profesor asociado de Física y Ciencias Biológicas de la Familia Dunn en el Instituto de Tecnología de Georgia.

Cada uno de los investigadores estudió uno de los cinco «subsistemas» diferentes que se combinan para crear un robot funcional (potencia, estructura, actuación, detección y control) y los compararon con sus equivalentes biológicos. Anteriormente, se aceptaba comúnmente que el rendimiento de los animales robóticos debería deberse a la superioridad de los componentes biológicos.

«La forma en que han resultado las cosas es que, con sólo pequeñas excepciones, los subsistemas de ingeniería superan a los equivalentes biológicos, y a veces los superan radicalmente», dice Libby. “Pero también lo que está muy, muy claro es que, si comparas a los animales con los robots a nivel de todo el sistema, en términos de movimiento, los animales son asombrosos. Y los robots aún tienen que alcanzarlos”.

Información sobre el progreso de la robótica

De manera más optimista para el campo de la robótica, los investigadores observaron que, si se compara el tiempo relativamente corto que la robótica tuvo para desarrollar su tecnología con el número de generaciones de animales que evolucionaron a lo largo de varios millones de años, el progreso ha sido notablemente rápido. . .

«Avanzará más rápido porque la evolución no es directa», afirma Burden. “Dado que podemos corregir gran parte de la forma en que diseñamos robots y aprender algo en un robot y transferirlo a todos los demás robots, la biología no tiene esa opción. Así que hay maneras en las que podemos avanzar mucho más rápido al construir robots que a través de la evolución, pero la evolución tiene una gran ventaja».

Más que un simple desafío de ingeniería, los robots operativos eficaces ofrecen innumerables usos potenciales. Ya sea para resolver los desafíos de la entrega de ‘última milla’ en un mundo diseñado por humanos que a menudo es difícil de navegar para los robots con ruedas, realizar búsquedas en entornos peligrosos o manipular materiales peligrosos, la tecnología tiene muchas aplicaciones potenciales.

Direcciones futuras en robótica

Los investigadores esperan que este estudio ayude a dirigir el desarrollo futuro de la tecnología robótica, con énfasis no en construir una mejor pieza de hardware, sino en comprender cómo integrar y controlar mejor el hardware existente. Donelan concluye: «A medida que la ingeniería aprenda los principios de integración de la biología, los robots operativos serán tan eficientes, ágiles y robustos como sus homólogos biológicos».

Referencia: «Por qué los animales pueden correr más rápido que los robots» 24 de abril de 2024, Robótica científica.
DOI: 10.1126/scirobotics.adi9754