Ensayo Ambientes virtuales para desarrollos en robótica

Ambientes virtuales para desarrollos en robótica

Introducción

Es un tema bastante interesante. ¿Cómo podemos mezclar la realidad virtual en el desarrollo de robots? Aunque por muchos años expertos se han sumergido en encontrar las formas más eficaces de evolucionar nuestra forma de vivir, la verdad es que son muchos los retos que se tienen que enfrentar.

¿Cómo saber algo que no estamos del todo seguro que sucederá? ¿Cómo predecir un comportamiento sin probarlo en la realidad? Imaginemos crear un mundo simulado para cometer errores sin tener que sufrir consecuencias atroces. Eso es imposible. Sin embargo, existe un desarrollo que se ha puesto en marcha y tiene años funcionando: la Realidad Mezclada. Esta nos permite crear ambientes virtuales y realidad aumentada, donde los protagonistas son robots, capaces de poder efectuar funciones como los humanos: jugar ajedrez, mover piezas, hacer movimientos, identificar colores.

Este ambiente virtual, es algo sintético, creado para generar todo tipo de ambiente como el mundo que nos rodea, con diferentes situaciones. En este desarrollo se implementa la geometría, vértices, algoritmos de iluminación y un sinfín de conocimientos.

Desarrollo

Los robots. Un tema que de a poco se han podido escuchar a través de noticias, redes sociales, programas y conferencias etc. Dando señales de ser un desarrollo en potencia y con un futuro brillante.

Ahora, ¿cómo relacionamos la realidad virtual y realidad aumentada con los robots? Una se basa en una simulación programada, mientras que la otra es implementada en la realidad por medio de robots. Podemos comentar la siguiente lista:

• Entrenamiento de robots en diferentes tareas
• Simulación de robots
• Teleoperación y colaboración
• Cuidado de la salud
• Reconstrucción de ambientes
• Reconocimiento de objetos

Esto tiene mucha relación con álgebra lineal, multiplicación de matrices, vectores. Comparten mucho con la robótica, para manipular objetos, movimientos, funciones como caminar, comer, mover un brazo, entre muchas cosas más.

• Entrenamiento de robots en diferentes tareas

En el artículo Aprendizaje por imitación (One-shot Imitation Learning 2017), se han creado experimentos como el de simular movimientos humanos, donde un robot obedece las órdenes de movimiento hechos por un humano. Con todo esto se pretende que un robot real sea capaz de reproducir cierta tarea después de que se le enseña.

Se le muestra a un robot lo que se debe hacer utilizando un ambiente virtual (según Cornell University). Y esto se enseña en un ambiente virtual, al robot le enseñan por medio de bloques por ejemplo, paso por paso. Y el robot lo aprende y lo reproduce. Claro hay factores que pueden afectar este aprendizaje, ya que los objetos (en este caso que son los bloques), no siempre están en el mismo lugar, la iluminación es variante y dificulta el reconocimiento del color. Entonces se generan ambientes diversos con muchos ambientes y variaciones de esta simple tarea.

Con esto, se entrena una red neuronal y después el robot utilizando otra red neuronal es capaz de imitar y ejecutar esa tarea aunque tenga los bloques en diferente lugar. Se obtiene una política también para esta tarea, también conocido como ciertas reglas, en un ambiente virtual.

Entonces, esto se puede imitar por un robot real. Se hace así ya que utilizar un experimento con robots reales puede ser muy costoso. Y de forma virtual podemos ahorrarnos todo eso.

• Simulación de robots

Aplicaciones

Diseño de nuevos robots Simulador de Robots suaves en tiempo real (UCLA/Carnegie Mellon 2020). Utilizaron motores para visualizar las mecánicas para robots suaves o flexibles, y es para saber cómo se va a comportar un robot en la vida real. Esto siempre se ha hecho, utilizar algoritmos como elementos finitos para cosas rígidas, y ahora se trata de diseñar esta interfaz gráfica para poder acelerar la producción de robots.

Entrenar a personas en el uso de robots especializados Intelitek (RoboCell, CNCMotion) – LearnMate. Sirve para entrenar a personas en el uso de robots especializados. Son simuladores para que las personas entrenen en esas aplicaciones, que hace mucha diferencia si se hace en forma real: los costos ¡o las consecuencias de un error!

EL LearnMate por su parte, es donde cuentas con módulos, cursos y prácticas, incluso estudiantes pueden utilizarlo para aprender a programar funciones en robots.

• Teleoperación y colaboración

Aplicaciones

Operar robots a distancia en ambientes donde no es posible la presencia humana. Este tipo de operaciones en robots ya tiene años implementándose por ejemplo, de un robot enviado a Marte en 1997 el Robot Sojourner. En ese entonces la situación era más complicada, pues para poder operar un robot a miles de km de distancia requería mucha paciencia, las respuestas de movimiento tardaban muchos minutos en llegar y la persona encargada tenía que dedicarle mucho tiempo y dedicación a estas operaciones para que el robot pudiera moverse. Y para eso se crearon simuladores para poder manipularlos, que nos muestran los robots en forma virtual y poder saber cómo operarlos cuando estos se utilicen en equipos robóticos reales.

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