Una mano de siete dedos, dos de ellos robóticos

Este robot, que mejora el movimiento de agarre de la mano humana, ha sido desarrollado por investigadores del Massachussets Institute of Technology (MIT) y funciona básicamente como dos dedos adicionales, adyacentes al meñique y al pulgar. Un algoritmo de control permite que se mueva en sincronía con los dedos del usuario para permitirle agarrar objetos de diferentes formas y tamaños. Usando este robot, se puede usar una mano para, por ejemplo, mantener la base de una botella mientras se gira el tapón.

"Es una forma totalmente intuitiva y natural de mover los dedos robóticos", dice Harry Asada, del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. "No es necesario darle órdenes al robot, sino simplemente mover los dedos de forma natural. Entonces, los dedos robóticos reaccionan y ayudan a sus dedos".

En última instancia, algunas personas pueden llegar a percibir los dedos robóticos como parte de su cuerpo, "como una herramienta que ha estado utilizando durante mucho tiempo, sienten el robot como una extensión de su mano", dice Asada, quien tiene la esperanza de que este robot pueda ayudar a personas con destreza limitada en el desempeño de tareas domésticas de rutina, como abrir tarros o levantar objetos pesados.

Sinergia biomecánica

El dispositivo, al que los investigadores han bautizado como "dedos robóticos supernumerarios", se compone de mecanismos unidos entre sí para ejercer fuerzas similares a las de los dedos durante un movimiento de agarre.

Para desarrollar un algoritmo que coordinara los dedos robóticos con una mano humana, los investigadores miraron primero a la fisiología de gestos de la mano, qué hace que los cinco dedos de la mano estén tan coordinados.

Aunque una mano puede agarrar una naranja o una taza de maneras diferentes, sólo existen dos patrones generales de movimientos para agarrar objetos: juntar los dedos y plegarlos hacia adentro. Agarrar cualquier objeto puede explicarse a través de una combinación de estos dos patrones.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que semejante "sinergia biomecánica" puede existir no sólo entre cinco dedos, sino también entre siete. Para probar la hipótesis, Faye Wu, coautora del estudio, llevaba un guante equipado con varios sensores de posición de grabación, unido a la muñeca por medio de un soporte ligero. Luego recorrió el laboratorio atrapando objetos comunes como una caja de galletas, una botella de refresco o un balón de fútbol.

Wu cogió cada objeto con la mano, y luego manualmente colocó los dedos robóticos para apoyar el objeto. Registró los ángulos conjuntos de los dedos humanos y los robóticos, múltiples veces con diversos objetos, luego analizaron los datos y hallaron que cada agarre podría explicarse por una combinación de dos o tres patrones generales entre los siete dedos.

Los investigadores utilizaron esta información para desarrollar un algoritmo de control que relacionara las posturas de los dos dedos robóticos con los de los cinco dedos humanos. Asada explica que el algoritmo esencialmente "enseña" al robot a asumir cierta una postura que el humano espera que el robot tome.

Posición y fuerza

Por ahora, el robot imita el agarre de una mano, acercándose y separándose en respuesta a los dedos humanos. Pero Wu quiere llevar al robot un paso más allá, a controlar no sólo la posición, sino también la fuerza.

"En este momento estamos viendo la postura, pero eso no es todo", dice Wu. "Con un objeto que parezca pequeño, pero sea pesado o bien resbaladizo, la postura sería la misma, pero la fuerza sería diferente, así que ¿cómo podría adaptarse a eso? Eso es lo siguiente que vamos a ver".

Wu también señala que ciertos gestos -como agarrar una manzana- pueden ser ligeramente diferentes de persona a persona, y en última instancia, una ayuda robótica podrían tener que darse cuenta de las preferencias personales de agarre.

A tal efecto, se prevé el desarrollo de una biblioteca de correlaciones de gestos humanos y robóticos. Mientras el usuario trabaja con el robot, éste podría aprender a adaptarse a sus preferencias, descartando otros gestos de la biblioteca. La investigadora compara este aprendizaje con el de los sistemas de comando de voz, como el Siri de Apple.

Además, Asada cree que el robot también puede reducirse para ser menos voluminoso. "Se trata de un prototipo, pero podemos reducirlo a un tercio de su tamaño, y que sea plegable," dice Asada. "Podríamos hacer esto en un reloj o una pulsera de donde los dedos saltaran, y cuando el trabajo estuviera hecho, se plegaran de nuevo en el reloj".