Nuevos materiales ayudarán a los robots navegar entornos humanos de forma más segura

Nuevas tecnologías prometen mejorar los sistemas de navegación de los robots, para hacerlos más amigables a entornos humanos.

Nuevas tecnologías prometen mejorar los sistemas de navegación de los robots, para hacerlos más amigables a entornos humanos.

Credito: diligentrobots.com

8-5-2021.- Jan Lagerwall, físico de materias blandas, junto a sus colegas, Yong Geng y Rijeesh Kizhakidathazhath, han desarrollado recientemente un nuevo material para ayudar a los robots a percibir, analizar e interactuar mejor con su entorno, haciendo que el mundo sea más "amigable con los robots".

"Nuestro material puede proporcionar vínculos entre el mundo físico y su representación digital", dijo Lagerwall, el también profesor en la Universidad de Luxemburgo.

En un entorno controlado, como un laboratorio, algunos robots usan lo que se llaman marcadores fiduciales para navegar por su entorno. Estos son patrones de cuadrados negros sobre fondos blancos, similares a los códigos QR, que se utilizan para etiquetar superficies. Si bien es útil, imagina tener que decorar un espacio en códigos QR para que un robot pueda operar dentro de él. No es estéticamente agradable. Aquí es donde interviene el material a base de polímeros de Lagerwall. "Queremos hacer tales marcadores de manera que los humanos no puedan verlos, pero los robots sí", dijo Lagerwall. "Esto les ayudará a dar sentido a su entorno, al tiempo que vinculará cada artículo que lleve una etiqueta de este tipo a su gemelo digital en un modelo BIM".

BIM se refiere al modelado de información de construcción, donde cada objeto físico tiene un "gemelo digital" en un modelo informático del mundo físico. "Si bien BIM es muy útil, todo su potencial requiere un vínculo eficiente entre los objetos físicos y sus gemelos digitales. Los marcadores construidos [con] nuestro nuevo material, invisibles para el ojo humano pero fácilmente legibles por las máquinas, pueden proporcionar estos enlaces", dijo Lagerwall.

Los investigadores reemplazaron las tintas utilizadas tradicionalmente para hacer marcadores fiduciales con reflectores esféricos colestéricos (CSR), que son cáscaras secas de cristales líquidos polimerizados, estos actúan como etiquetas invisibles para ayudar a los robots a mapear y navegar por su entorno.

"Se trata de esferas que reflejan la luz de regreso a la fuente de iluminación independientemente de la dirección, por lo que en este sentido son como los retrorreflectores que puede conocer en la ropa de alta visibilidad, pero hay dos diferencias importantes", dijo Geng. "Primero, reflejan solo una porción estrecha de luz, definida por un cierto rango de longitud de onda. En el rango visible, esto define el color, pero el rango también puede estar fuera del visible, en el infrarrojo o en el ultravioleta. Así es como podemos hacerlos invisibles."

"En segundo lugar, la luz está polarizada circularmente, como la luz utilizada para crear películas en 3D", continuó. "Esto es muy importante porque permite que un robot identifique rápidamente marcadores de RSE incluso en entornos muy ocupados visualmente. Toma dos imágenes de la misma escena, una a través de un polarizador circular para zurdos y otra a través de un polarizador circular para diestros, y luego resta las imágenes entre sí. Todo el contenido no polarizado, por lo tanto, se elimina todo excepto los marcadores CSR, por lo que los marcadores se destacan con mucha claridad".

Las esferas se autoensamblan y, como resultado, su fabricación requiere poca energía y no requiere una fabricación complicada. Su forma se moldea primero empujando gotas de agua en cristales líquidos. "Es un poco como soplar aire en una película de jabón para soplar una pompa de jabón, pero en una escala mucho más pequeña: las esferas tienen aproximadamente 0,1 mm de diámetro", explicó Kizhakidathazhath. A continuación, las esferas se endurecen mediante polimerización, durante la cual se conserva el orden obtenido durante su autoensamblaje. Es importante destacar que este proceso también conduce a la contracción de la capa de polímero alrededor de la gota de agua, lo que hace que se abulte en su punto más delgado.



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