Gracias por invitarme.
Tenemos muchos trabajos en robótica
muy apasionantes que quiero mostrarles
pero solo 18 minutos,
así que me costó mucho
reducir las diapositivas.
Veremos cómo va, son 18 minutos,
me disculpo de antemano,
quizá hable demasiado rápido.
El primer robot del que hablaré
se llama STriDER,
que significa "Robot Experimental
Dinámico Trípode Autoexcitado".
Es un robot de 3 patas
inspirado en la naturaleza.
Pero ¿alguien ha visto en la naturaleza
un animal de 3 patas?
Probablemente no.
Entonces ¿por qué lo llamamos
robot bioinspirado?
¿Cómo funciona?
Pero, antes de eso veamos
la cultura popular.
Conocen la novela y la película
"La guerra de los mundos", de H.G. Wells.
Aquí ven un videojuego muy popular.
En esta ficción se describe
las criaturas alienígenas
como robots de 3 patas que
aterrorizan a la Tierra.
Pero mi robot STriDER
no se mueve de esta manera.
¿Cómo funciona?
Esto es una simulación dinámica animada.
Les enseñaré cómo funciona el robot:
Cuando voy a conferencias de robótica,
muestro este video a algunos colegas
y todos dicen, guau, es genial.
Cuando haga clic,
mostrará una animación
para que todos digan
"Ohh" y "Ahh".
Ohh.
Ahh. ¿No es genial?
Voltea su cuerpo 180º,
y balancea una pata entre las
otras 2 para detener la caída.
Así camina.
Si lo piensan, parece
muy complicado, casi orgánico.
Pero ¿por qué lo intentamos?
¿Por qué es bioinspirado?
Hablaré un poco sobre eso.
Los humanos, al caminar con 2 piernas,
no usamos un músculo
para levantar así la pierna
y andar como un robot, ¿no?
Balanceamos una pierna
y detenemos la caída,
levantamos de nuevo, balanceamos
la pierna y detenemos la caída.
Usamos la propia dinámica,
la física de nuestro cuerpo
igual que un péndulo.
Lo llamamos locomoción dinámica pasiva.
Al levantarnos, convertimos
energía potencial en energía cinética,
energía potencial en energía cinética.
Es un proceso de caída constante.
Así, aunque no hay nada en la
naturaleza con este aspecto
en realidad nos hemos
inspirado en la biología
y hemos aplicado a este robot
los principios del caminar.
Por lo tanto, es un robot
biológicamente inspirado.
Lo que ven aquí es lo próximo
que queremos hacer.
Queremos plegar las patas y dispararlo
en un movimiento de largo alcance.
Entonces despliega sus patas...
casi parece de Star Wars.
Al aterrizar amortigua
el impacto y empieza a caminar.
Lo que ven por aquí, esto amarillo,
no es un rayo de la muerte. (Risas)
Es solo para ilustrar
que si tienen cámaras
o diferentes tipos de sensores
ya que es alto, mide 1,80 metros,
puede ver por encima de obstáculos
como arbustos y demás.
Tenemos dos prototipos.
La primera versión, al fondo,
se llama STriDER I.
Uno de los problemas de STriDER I...
El del frente, más pequeño,
es STriDER II.
El STriDER I tenía el problema
de un cuerpo demasiado pesado.
Tenía muchos motores para alinear
las articulaciones y demás.
Decidimos sintetizar un mecanismo
para librarnos de tantos motores,
y con un único motor
podemos coordinar todos los movimientos.
Es una solución mecánica al problema,
en lugar de emplear mecatrónica.
El cuerpo central es lo bastante liviano
como para caminar en el laboratorio.
Este fue el primer paso que dio con éxito.
Aún no es perfecto así que todavía
tenemos mucho trabajo por delante.
El segundo robot del que quiero
hablar se llama IMPASS:
"Plataforma Móvil Inteligente
con Sistema Activo Radial".
Es un robot con un híbrido
de ruedas y patas.
Se puede entender como
una rueda sin llanta
o una rueda radial.
Pero los radios entran y salen
del eje individualmente
así que es un híbrido de rueda y patas.
Literalmente estamos
reinventando la rueda.
Permítanme demostrarles cómo funciona.
En este video usamos una estrategia
que llamamos estrategia reactiva.
Usando solamente los sensores
en los extremos
intenta caminar sobre
un terreno cambiante
un terreno blando que
se deforma y cambia.
Y solo con la información táctil
consigue cruzar por este tipo de terreno.
Pero cuando encuentra un terreno extremo,
en este caso el obstáculo,
mide más del triple
de altura que el robot.
Luego entra en modo deliberado,
en el que usa un detector láser
y un sistema de cámaras
para medir el obstáculo
y planifica cuidadosamente
el movimiento de los radios
y los coordina de manera que exhibe
esta movilidad tan impresionante.
Probablemente no hayan visto
aún nada como esto.
Es un robot de muy alta movilidad
que hemos desarrollado, llamado IMPASS.
Cuando conducimos un auto,
para dirigirlo
usamos un método llamado
"dirección Ackermann".
Las ruedas delanteras giran así.
En muchos robots pequeños con ruedas
se usa la "dirección diferencial"
es decir, las ruedas izquierda y derecha
giran en sentidos opuestos.
Con IMPASS podemos hacer
muchos tipos de movimientos.
Por ejemplo, en este caso,
aunque ambas ruedas se conectan
al mismo eje, rotando con
la misma velocidad angular,
simplemente cambiamos
la longitud de los radios,
el diámetro efectivo, y así
gira a izquierda y derecha.
Estos son solo algunos ejemplos
de lo que podemos hacer con IMPASS.
Este robot se llama CLIMBeR (escalador)
"Robot con patas de comportamiento
inteligente adaptado suspendido por cable"
He hablado con muchos científicos del
laboratorio de propulsores de la NASA
son famosos sus vehículos
exploradores de Marte
y los científicos, los geólogos,
siempre me dicen
que los lugares más interesantes
para la ciencia son siempre
los precipicios.
Pero los exploradores actuales
no llegan allí.
Esto nos inspiró a construir un robot
para escalar un entorno estructurado
como un precipicio.
Y este es CLIMBeR.
Veamos qué hace. Tiene 3 patas,
y aunque no se ve bien
tiene un cabrestante
con un cable por encima.
Intenta averiguar el mejor lugar
para poner un pie
y cuando lo consigue,
calcula en tiempo real
la distribución de fuerzas,
cuánta fuerza necesita ejercer
sobre la superficie
para no volcar ni resbalar.
Cuando se ha estabilizado
levanta una pata
y con ayuda del cabrestante
puede seguir escalando.
También sirve para misiones
de búsqueda y rescate.
Este robot se llama MARS: "Sistema
robótico con múltiples miembros".
Hace 5 años trabajé en el laboratorio
de propulsores de la NASA
durante el verano como
investigador contratado.
Ya tenían un robot de
6 patas llamado LEMUR.
Y en él se basa este otro.
Es un robot hexápodo.
Hemos desarrollado un planificador
de movimientos adaptativo
y conseguido una capacidad
de carga interesante.
A los estudiantes les gusta divertirse.
Presenta una movilidad muy interesante.
Y aquí se ve que está caminando
por un terreno estructurado.
Es difícil de ver en este video,
intenta caminar en roca sólida,
en la arena,
pero según la humedad y el grosor
del grano de la arena
cambia la manera en que
se hunden las patas.
Intenta adaptar sus movimientos
para atravesar estos terrenos.
Y también hace cosas graciosas,
como pueden imaginar.
Recibimos a muchos visitantes
en nuestro laboratorio.
Cuando tenemos visita,
MARS se acerca al teclado
y escribe "Hola, me llamo MARS.
Bienvenidos a RoMeLa,
el "laboratorio de mecanismos
robóticos de Virginia Tech".
Este es un robot ameboide.
No hay tiempo ahora para
entrar en detalles técnicos
pero les mostraré algunos
de los experimentos.
Estas son algunas de las primeras
pruebas de viabilidad.
Almacenamos energía potencial en
la piel elástica para hacerlo moverse.
O hacemos que se mueva empleando
tensores activos hacia adelante y atrás.
Trabajamos con científicos e ingenieros
de la Universidad de Pensilvania
para idear una versión accionada
químicamente de este robot ameboide.
Hacemos esto por aquí
y, como por arte de magia, se mueve.
Se llama ChIMERA.
Este robot es un proyecto muy reciente.
Se llama RAPHaEL.
"Mano robótica propulsada por aire
con ligamentos elásticos".
Hay muchas manos robóticas
realmente buenas en el mercado.
El problema es que son demasiado caras,
decenas de miles de dólares.
Por eso no son muy prácticas
para aplicaciones protésicas
ya que no son asequibles.
Queríamos abordar este problema
de manera diferente.
En lugar de usar motores eléctricos
y actuadores electromecánicos
usamos aire comprimido.
Desarrollamos estos nuevos actuadores
para articulaciones.
Con ellos es posible cambiar la fuerza
con solo cambiar la presión de aire.
Y puede aplastar una lata
vacía de refresco
y sostener objetos frágiles
como un huevo crudo
o como en este caso, una lámpara.
Lo mejor es que solo costó USD 200
hacer el primer prototipo.
Este robot pertenece a una
familia de robots serpiente
llamada HyDRAS,
"serpiente robótica articulada
con híper grados de libertad".
El de aquí, pueden verlo
afuera en la recepción,
hay una demo, pasen en el intervalo.
Es un robot que escala estructuras.
Esto es un brazo de HyDRAS.
Es un brazo robótico
con 12 grados de libertad
y lo mejor es la interfaz de usuario.
Este cable de aquí es una fibra óptica
y esta estudiante, probablemente
usándolo por primera vez,
puede articularlo de muchas maneras.
En Irak por ejemplo, en zonas de guerra
hay bombas cerca de la carretera.
Se suelen enviar vehículos
radiocontrolados con brazos robóticos.
Lleva mucho tiempo y dinero
adiestrar a un operador para manejar
esos brazos tan complejos.
En este otro caso resulta muy intuitivo.
Este otro estudiante,
quizá usándolo por primera vez,
puede hacer manipulaciones
complejas de objetos.
Así de fácil.
Es muy intuitivo.
Y este es nuestro robot estrella.
Tenemos incluso un club de fans
del robot DARwIn:
"robot dinámico antropomorfo
con inteligencia".
Como saben, estamos muy interesados
en robots humanoides que caminan
y decidimos construir
un pequeño humanoide.
Eso fue en 2004; por entonces
algo así era realmente revolucionario.
Era más bien un estudio de viabilidad.
¿Qué motores deberíamos usar?
¿Es acaso posible? ¿Qué tipo
de control deberíamos hacer?
Este modelo no tiene ningún sensor.
Se controla en bucle abierto.
Como muchos ya sabrán,
si no tiene sensores
y si encuentra alguna perturbación...
ya saben lo que ocurre.
(Risas)
Basándonos en ese éxito, al año siguiente
hicimos un diseño mecánico en serio
empezando por la cinemática.
Y así nació DARwIn en 2005.
Se levanta, camina... impresionante.
Pero todavía, como pueden ver,
tiene un cable, un cordón umbilical.
Aún usábamos alimentación externa
y computación externa.
Ya en 2006 era hora de divertirse.
Démosle inteligencia.
Le dimos la potencia
de cálculo necesaria:
Procesador Pentium M
a 1,5 gigahercios
2 cámaras FireWire,
giróscopos, acelerómetros
4 sensores de presión y torsión en los
pies, baterías de polímero de litio...
y ahora DARwIn es completamente autónomo.
Ya no se controla a distancia.
No hay cables. Mira alrededor,
busca la pelota,
sigue mirando, busca la pelota,
e intenta jugar al fútbol
de forma autónoma, con
inteligencia artificial.
Veamos qué tal le va.
Este fue nuestro primer intento.
(Video) Tribuna: ¡Gol!
Dennis Hong: Hay una competición
llamada RoboCup.
No sé cuántos de Uds. conocen la RoboCup.
Es un campeonato internacional
de robots futbolistas autónomos.
Y la meta final de RoboCup
es que para el año 2050
robots autónomos humanoides
de nuestro tamaño
jueguen al fútbol contra los
campeones del mundo humanos...
y ganen.
Esa es la meta real, muy ambiciosa,
pero creemos que podemos conseguirlo.
Esto fue el año pasado en China.
Fuimos el primer equipo estadounidense
que se clasificó
para la competición de robots humanoides.
Esto fue este año, en Austria.
Van a ver la acción, 3 contra 3,
completamente autónomos.
¡Así se hace, sí!
Los robots se siguen unos a otros
y juegan en equipo entre ellos.
Es impresionante.
Es un congreso de investigación
en forma de evento competitivo.
Ahí ven el bello trofeo
de la Copa Louis Vuitton.
Es un trofeo al mejor humanoide
y queremos ganarlo por primera vez
para EE.UU. el año que viene,
deséennos suerte.
(Aplausos)
Gracias.
DARwIn también tiene muchos otros talentos.
El año pasado dirigió a la
Orquesta Sinfónica de Roanoke
para el concierto de vacaciones.
Esta es la siguiente generación:
DARwIn IV
más inteligente, más rápido, más fuerte
y está intentando demostrar sus habilidades:
"Soy un macho, soy fuerte.
Sé hacer movimientos de Jackie Chan,
movimientos de artes marciales".
(Risas)
Y se va caminando. Este es DARwIn IV,
podrán verlo luego en la recepción.
Estamos convencidos de que será el primer
robot humanoide corredor de EE.UU.
Estén al tanto.
Ya les he mostrado algunos
de nuestros fantásticos robots.
Pero ¿cuál es el secreto
de nuestro éxito?
¿De dónde sacamos estas ideas?
¿Cómo desarrollamos ideas como estas?
Ganamos premio tras premio,
año tras año.
Ya no tenemos espacios
donde colocar los premios,
empezamos a acumularlos en el suelo,
esperemos no perder ninguno.
Estos son solo los premios
que ganamos en otoño de 2007
en competiciones robóticas y cosas así.
Tenemos 5 secretos.
El primero: ¿de dónde obtenemos
esta inspiración,
esta chispa de imaginación?
Esta es una historia real,
mi historia personal.
Cuando me voy a la cama,
a las 3 o 4 de la mañana,
me acuesto, cierro los ojos,
y veo líneas y círculos
y diferentes formas que flotan
que se ensamblan y forman mecanismos
y pienso "Ah, este es bueno".
Junto a mi cama tengo un cuaderno,
un diario con un bolígrafo
que tiene una luz LED
porque no quiero encender la luz
y despertar a mi esposa.
Veo los dibujos, lo garabateo todo,
dibujo cosas, y vuelvo a la cama.
Cada día por la mañana
lo primero que hago antes del café
antes de lavarme los dientes,
abro mi cuaderno.
Muchas veces está vacío.
A veces hay algo,
a veces es un sinsentido
y la mayor parte del tiempo
ni yo entiendo mi propia letra.
¿Qué se puede esperar
a las 4 de la mañana?
Así que necesito descifrar
lo que escribí.
Pero a veces encuentro una idea ingeniosa
y tengo un momento de inspiración.
Corro a mi despacho,
me siento ante la computadora
anoto las ideas, hago bocetos,
y guardo todo en una
base de datos de ideas.
Cuando recibimos un pedido de propuestas
busco algo que coincida entre
mis ideas potenciales y el problema.
Si algo coincide, escribimos
una propuesta de investigación,
conseguimos financiación, y empezamos
los proyectos de investigación.
Pero solo con la chispa
de imaginación no basta.
¿Cómo desarrollamos estas ideas?
En RoMeLa, el Laboratorio
de Mecanismos Robóticos,
celebramos magníficas sesiones
de tormentas de ideas.
Nos reunimos, debatimos los problemas
y las soluciones a los mismos.
Pero antes de empezar
ponemos una regla de oro.
La regla es:
Nadie critica las ideas de otro,
nadie critica ninguna opinión.
Esto es crucial, porque a menudo
los estudiantes tienen miedo
o incomodidad por lo que
otros puedan pensar de ellos
por sus opiniones e ideas.
Al hacerlo así, resulta sorprendente
cómo abren su mente los estudiantes.
Tienen ideas geniales, locas, brillantes.
Toda la sala se electriza
de energía creativa.
Así desarrollamos nuestras ideas.
Nos queda poco tiempo.
Una cosa más que quiero decir
es que solo la chispa de la idea
y su elaboración no bastan.
Hubo un momento genial en TED
creo que fue Sir Ken Robinson, ¿no?
Dio una charla sobre cómo la educación
y la escuela matan la creatividad.
En realidad esa historia tiene 2 caras.
Hay un límite en lo que se puede hacer
solo a base de ideas ingeniosas,
creatividad y buena intuición,
de ingeniero.
Si queremos hacer
algo más que cacharrear,
si queremos ir más allá de
una mera afición a la robótica
y abordar los grandes
retos de la robótica
mediante investigación rigurosa,
necesitamos más que eso.
Aquí entra la escuela.
Batman, cuando pelea contra los malos,
tiene su cinturón de armas,
tiene un gancho arrojadizo,
tiene toda clase de artilugios.
Para nosotros los robóticos,
ingenieros y científicos
estas herramientas son las asignaturas
que se estudian en clase.
Matemáticas, ecuaciones diferenciales,
álgebra lineal, ciencias, física,
incluso, hoy en día, química
y biología, como ya han visto.
Estas son las herramientas
que necesitamos.
Y cuantas más herramientas
tengamos, como Batman,
más efectivos seremos
peleando contra los malos.
Tendremos más herramientas para
atacar a los grandes problemas.
Por eso la educación es muy importante.
Pero no se trata solamente de eso.
También hay que trabajar
muy, muy arduamente.
Siempre digo a mis estudiantes:
"Trabaja con astucia y luego esfuérzate".
Esta foto se tomó
a las 3 de la madrugada.
Les aseguro que si vienen
a las 3 o 4 de la mañana
tenemos alumnos trabajando allí,
y no porque yo se lo mande,
sino porque nos estamos divirtiendo.
Lo que me lleva al último asunto:
No olviden divertirse.
Ese es el secreto de nuestro éxito:
nos divertimos muchísimo.
Estoy convencido de que la máxima
productividad llega si uno se divierte.
Y eso es lo que estamos haciendo.
De nuevo, nos queda poco tiempo.
Ojalá pueda hablarles
otra vez y presentarles
otros proyectos de robótica apasionantes
que no tengo tiempo de mencionar.
Tenemos un vehículo completamente autónomo
capaz de conducir en entorno urbano.
Ganamos medio millón de dólares
en el Desafío Urbano DARPA.
Tenemos también el primer vehículo
del mundo dirigido por un invidente.
Lo llamamos el reto del conductor invidente,
muy interesante.
Y hay muchos otros proyectos robóticos
de los que querría hablar.
Es todo, vayan y lean un gran libro.
Inspírense, inventen, trabajen arduamente.
Sigan en la escuela.
Propongan ideas geniales,
las esperaré con gusto.
Mándenme un correo, hablemos de eso.
Es todo. Muchas gracias.
(Aplausos)