Un perro robot aprende a caminar en solo una hora
Animales como jirafas o caballos aprenden a caminar
poco después de nacer. Estudiando cómo lo hacen y para entender sus mecanismos,
un equipo ha creado un robot del tamaño de un perro que tarda una hora en
aprender a caminar y lo hace usando menos energía.
Los animales nacen con redes de coordinación
muscular situadas en la médula espinal y, al principio, las crías dependen en
gran medida de estos reflejos, que, aun siendo muy básicos, les ayudan a no
caerse en sus primeros pasos.
A continuación, practican un control muscular más
avanzado y preciso, hasta que finalmente el sistema nervioso está bien adaptado
a los músculos y tendones de las patas, y pueden seguir ya el ritmo de los
adultos.
Investigadores del Instituto Max Planck se centraron
en cómo aprenden los animales a caminar y a tropezar, para lo que construyeron
un robot de cuatro patas, del tamaño de un perro labrador al que bautizaron
como Morti. Los resultados se publican en Nature Machine Intelligence.
"Buscamos la respuesta construyendo un robot
que tiene reflejos como un animal y aprende de los errores", señaló uno de
los autores del estudio, Felix Ruppert.
El algoritmo de aprendizaje adapta los parámetros de
control de un generador central de patrones (CPG). En los seres humanos y en
los animales, estos CPG son redes de neuronas en la médula espinal que producen
contracciones musculares periódicas.
El equipo simuló una médula espinal virtual que
colocó donde estaría la cabeza del robot y el CPG se ubicaba en un pequeño
ordenador que controla el movimiento de las patas del mecanismo.
Si el robot tropieza, el algoritmo de aprendizaje
cambia la distancia de oscilación de las patas hacia adelante y hacia atrás, la
velocidad de oscilación de las mismas y el tiempo que una de ellas está en el
suelo.
Durante el proceso de aprendizaje, el CPG envía
señales motoras adaptadas para que el robot tropiece menos y optimice su
marcha.
Si los datos de los sensores no coinciden con los
esperados, el algoritmo de aprendizaje cambia el comportamiento de marcha hasta
que el robot camina bien y sin tropezar.
El ordenador de Morti solo consume cinco vatios de
energía en el proceso de caminar, frente a otros robots cuadrúpedos
industriales que han aprendido a funcionar con la ayuda de complejos controladores,
los cuales suelen consumir varias decenas y hasta varios cientos de vatios de
energía, señala el estudio.
Ambos tipos de robots funcionan de forma dinámica y
eficiente, pero el consumo de energía computacional es mucho menor en este
nuevo modelo, que además proporciona importantes conocimientos sobre la
anatomía de los animales.
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