¿Alguna vez imaginó cómo se sube a un traje robótico gigante y pelea, o levanta objetos pesados, voltea autos? Las películas muestran que este es un placer asequible. De hecho, crear un dispositivo de este tipo a partir de un plano puede ser un gran desafío.
Durante muchas décadas, nos hemos acostumbrado a pensar que el campo de batalla del futuro se verá así: robots gigantes, en los que la gente se sienta (o mejor no se sienta). Estos monstruos titánicos, más conocidos como 'Mechs, se han convertido en una especie de sinopsis de las guerras del futuro. Los robots piloteados aparecieron por primera vez en el anime japonés, pero muy pronto migraron al mundo occidental a través de todo tipo de series. Películas de Hollywood como Aliens, Avatar y Pacific Rim hicieron un gran trabajo al mostrar cómo debería verse.
Las películas son películas, pero ¿qué tan reales son esos proyectos en la realidad? ¿Cuándo veremos gente pilotando robots gigantes?
Jordan Weissman de Harebrained Schemes hizo juegos de BattleTech con temática mecánica en la década de 1980. Adoptó un enfoque relativamente realista cuando concibió sus Mechs en comparación con ejemplos anteriores. Jordan imaginó mechs construidos a partir de una estructura de acero rodeada de músculos artificiales cargados eléctricamente que mueven las articulaciones, con un estabilizador giroscópico y una central eléctrica a bordo.
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El mensaje básico de Jordan es bastante claro. La musculatura artificial era hasta cierto punto como polímeros electroactivos. “Los rayos eléctricos que se expanden o contraen cuando se pasa la electricidad son los músculos de nuestro fuelle”, dice Weissman. "Treinta años después, ahora se está utilizando el mismo material en el desarrollo de prótesis".
Una de las razones por las que la forma humana atrae a los diseñadores es su diseño ergonómico especial. "La anatomía humana es increíblemente eficaz para caminar sobre rocas y carreteras", explica Rob Buckingham, director de Race en el Culham Science Center. "Basta con mirar a un soldado que puede cargar varias veces su propio peso en cualquier terreno". Sin embargo, caminar sobre dos piernas requiere una destreza especial y mantener el equilibrio puede ser muy difícil.
Además, ¿cómo operar un gigante de tres metros? El profesor Setu Vijayakumar del Edinburgh Robotics Centre propone una combinación de teleoperación y un sistema automático que reacciona a la intención del piloto. “La intención de alto nivel vendrá del operador, pero se incorporará una gran cantidad de control de bajo nivel en la plataforma, como mantener el equilibrio mientras camina”, dice Setu.
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De hecho, hacer un robot bípedo controlado por humanos será más fácil que hacer uno independiente. “Este es un tipo de tecnología completamente factible. Es más probable que un sistema autónomo, ya que un sistema completamente autónomo tiene muchos problemas en términos de toma de decisiones sensoriales y contextuales.
Sin embargo, cualquier tipo de sistema de telecontrol requerirá una plataforma de comunicaciones que sea a prueba de manipulaciones y tolerante a fallas y capaz de manejar 500,000 operaciones por segundo.
También está la cuestión de con qué energía funcionará la piel. Weissman pensó que los BattleTech Mechs funcionarían con reactores de fusión, pero dados los reactores de fusión del tamaño de una fábrica de hoy, esto es poco probable. Los 'Mechs de la Cuenca del Pacífico usaban reactores de fisión nuclear convencionales, que proporcionan una alta potencia de salida, pero son extremadamente inseguros. "La tecnología de la batería y la densidad de energía se están quedando atrás teóricamente posible", dice Setu. "La investigación está en marcha, pero todavía está en su infancia en términos de lo que se puede hacer".
Proporcionar al piloto información contextual y conocimiento de la situación es otro desafío. “Hemos avanzado con controles en tiempo real como el equilibrio”, dice Setu. "El problema es que sabemos cómo hacerlo, pero cuando trabajamos con sensores del mundo real, cualquier pequeña desviación en los sensores apagará el sistema".
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La retroalimentación de vibración, como la que se encuentra en los joysticks de los juegos, es útil para determinar si está tocando algo o no. Pero proporcionar al piloto sensaciones adicionales que agreguen contexto a lo que está experimentando el robot conlleva el riesgo de abrumar al piloto con información innecesaria.
Naturalmente, cuanto más construyes algo, más pesado se vuelve. La presión ejercida sobre una superficie es la fuerza dividida por el área. Cuando tienes un sistema de dos patas, como un pelaje, la mayor parte de la masa se concentra en dos patas. Esto crea un "efecto de horquilla" donde todo el peso se concentra en un área pequeña. “Si tomas a una mujer y la concentras en un cuarto de pulgada en un tacón de aguja, puede perforar una buena cantidad de material”, dice Weissman.
Los alemanes enfrentaron un problema similar cuando desarrollaron el tanque de ratón súper pesado durante la Segunda Guerra Mundial. Con un peso de 188 toneladas, pasó bien las pruebas en hormigón armado, pero en la primera prueba de campo se atascó en el suelo.
Otro problema sería hacer que la piel camine. El estabilizador giroscópico ya permite que las máquinas como los cruceros se auto-equilibren. Sin embargo, el acto de caminar es un proceso muy inestable. Las personas caminan dando un paso hacia adelante y colocando su peso sobre sus piernas. Y cuanto más alto es el objeto, más difícil es equilibrarlo.
Kuratas desarrollado por Suidobashi Heavy Industry y Mark-2 desarrollado por MegaBots, ambos afirmaban ser 'Mechs. Aunque ambos imitan la forma humana, los robots dependen del movimiento de ruedas en lugar del movimiento bípedo. Un problema es que imitar la forma humana, que tiene un sistema bien distribuido de peso y energía, es un desafío para los ingenieros.
Los motores en cada articulación podrían resolver el problema, pero tal solución requiere motores pesados para soportar el resto del cuerpo. Los motores son relativamente pesados, por lo que se concentrará mucho peso en las articulaciones y será más difícil para el pelaje mantener el equilibrio.
La investigación sobre los músculos neumáticos está avanzando, pero se necesitarán dos para cada articulación. “A partir de músculos neumáticos, puede crear algo con cinco articulaciones”, dice Setu. "Pero cuando intentas ponerlos juntos en un sistema de dos patas, todo se va al diablo en términos de electrónica, enrutamiento y cableado".
Ya hemos comenzado la producción de fuelles con el prototipo de exoesqueleto Assist Suit AWN-03 de ActiveLink. Este traje de apoyo se está desarrollando como una solución a la escasez de mano de obra que puede surgir con el envejecimiento de la población. Los montacargas y elevadores no son adecuados para todas las situaciones. “Hay algunos campos aislados que no se pueden mecanizar y los trabajadores industriales aún tendrán que cargar con objetos pesados por sí mismos”, dice Hiromichi Fujimoto, presidente de ActiveLink.
El siguiente paso en el Assist Suit será reducir el peso y los costos de producción, y luego desarrollar un modelo para trabajos más pesados. El nuevo Assist Suit podrá levantar objetos que de otro modo una persona no podría levantar por sí misma.
Algún día tendremos exoesqueletos piloteados por humanos para mover cargas y posiblemente construcción pesada. Pero los 'Mechs gigantes que pasan por encima de los edificios seguirán siendo un material de gran éxito. “En la ficción, todo se ve bonito, pero hablando de transporte militar práctico, probablemente no quieras que sea alto”, dice Weissman.
“En cierto sentido, toda la tecnología ya está ahí”, dice Setu. "Haremos robots humanoides si podemos usarlos". Sólo a los escritores de ciencia ficción les importa si tendrán dos brazos y dos piernas ".
ILYA KHEL
