El hombre que sueña con manos robóticas

Día y noche, Alberto Rodríguez piensa en manos. En el metro, en el supermercado, antes de abandonar la comodidad de la cama y empezar la jornada, este ingeniero reflexiona sobre cómo humanos y animales cogemos los objetos, con qué facilidad manipulamos, agarramos, empujamos, sostenemos todo aquello que cae a nuestro alcance. “No la apreciamos mucho pero la mano humana es increíble –dice mientras se lleva la mano a la cabeza–. No solo desde el punto de vista biomecánico sino también gracias al cerebro que la controla. Es en la interacción de la mano y el cerebro en la que realiza el trabajo”.

El mundo de Rodríguez gira alrededor de las manos. A este ingeniero, nacido en Lleida hace 35 años, le obsesionan las extremidades básicamente por una razón: porque busca dotar a los robots de la habilidad de interactuar mejor con el mundo.

“La manipulación robótica es un gran desafío en la actualidad –cuenta desde su ‘sala de juegos robótica’, su laboratorio en el subsuelo del Massachusetts Institute of Technology (MIT)– Los robots se pueden mover, están comenzando a ver, pero en términos de manipular objetos aún son muy torpes”.

Rodríguez no creció con la convicción y determinación de algún día estar al frente de un laboratorio en el instituto tecnológico más importante del mundo. “Simplemente, ocurrió”, cuenta. Amante de las matemáticas, se graduó con honores de la Universidad Politécnica de Cataluña en 2006. Pero al finalizar sus estudios sintió que algo le faltaba. “Quería hacer algo más aplicado, algo que tuviera un impacto real en el mundo”.

Y así fue como empezó a trabajar en robótica. Con una beca de La Caixa y Caja Madrid, se mudó a Estados Unidos. Su primera parada fue la Carnegie Mellon University bajo la supervisión de Matthew T. Mason, de quien heredó su interés por las extremidades robóticas. “Vine por un año y me quedé”, dice.

Hasta que un día de 2014 se abrió una oportunidad en el MIT y Rodríguez no dudó. Hoy dirige el Manipulation and Mechanisms Lab (MCube), compuesto por estudiantes de India, EEUU, Canadá, Taiwán, Irán y España.

“Gradualmente me fui dando cuenta que la percepción, control y manipulación de objetos es un gran problema tecnológico –explica–. Su resolución y la automatización de muchas tareas manuales podría llegar a tener un impacto económico en la industria”.

Desarrollo cognitivo, emocional y lingüístico

Como demuestran investigaciones en antropología, neurología, lingüística y psicología, la mano ocupa un lugar privilegiado en la novela evolutiva que condujo a la especie Homo, así como en la configuración de nuestro desarrollo cognitivo, emocional y lingüístico.

El filósofo griego Anaxágoras en el siglo V a.C. ya destacaba a las habilidades manuales como rasgo principal de distinción de la humanidad. “La mano humana está tan bellamente formada, sus acciones son tan poderosas, tan libres y, sin embargo, tan delicadas que no se piensa en su complejidad como instrumento”, escribió en 1833 el cirujano escocés Charles Bel. “La utilizamos de la misma manera que respiramos: de manera inconsciente”, dijo Bel.

Su articulación y versatilidad –producto de millones de años de adaptación– fascinan a Rodríguez. Pero también lo desalientan. Las máquinas actuales están muy lejos de imitarlas. Esto quedó patente, por ejemplo, durante el desastre del derrame de petróleo en el golfo de México, ocurrido en 2010. Los robots enviados fueron incapaces de operar y sellar por sí solos la fuga de petróleo en la plataforma petrolífera de British Petroleum. Lo mismo sucedió en el accidente nuclear de Fukushima, en 2011. En ambas ocasiones, precisaron la asistencia remota humana. Otro ejemplo son los robots cirujanos que son controlados por médicos entrenados.

Muchos grupos han desarrollado manos artificiales: está el proyecto Handle en el que participan diversas universidades europeas, entre ellas la Carlos III de Madrid. También la mano biomimética diseñada por la Universidad de Washington, similar a la mano artificial de Luke Skywalker en Star Wars. Otros ejemplos son los brazos robóticos que pueblan las fábricas de automóviles en líneas de ensamblaje, pero están diseñados exclusivamente para mover partes.

“Uno de los grandes problemas de la robótica es la autonomía total, que los robots tomen decisiones por su cuenta –señala Rodríguez–. Lo que los humanos hacemos con una mano parece sencillo pero no lo es. Es muy complejo: decidir cómo coger un objeto, trasladarlo, recolocarlo, interactuar con el mundo. Los robots aún están muy lejos de todo esto. Intentar imitar la mano humana desde cero sería una equivocación”.

En lugar de aspirar a desarrollar una mano mecánica capaz de hacer cualquier cosa, el enfoque de los investigadores del grupo MCube está más orientado a diseñar soluciones concretas y específicas con un hardware menos costoso. “En mi laboratorio intentamos comprender los fundamentos básicos de la manipulación robótica y desarrollar soluciones simples para tareas específicas. Por ejemplo, uno de los robots con los que trabajamos puede ser usado en una línea de ensamblaje de teléfonos móviles. Saben las partes que tienen que manipular y las operaciones que deben saber”.

Gimnasios para robots

En el subsuelo del edificio principal del MIT reina el silencio. Hasta que se traspasa la puerta de entrada del laboratorio MCube y un sonido repetitivo, mecánico, golpea los oídos. Desde lejos se ve la fuente de tanto alboroto: un gran brazo robótico multiuso anaranjado, alto y de la marca ABB, frente a una repisa por ahora vacía. Flanqueado por varios baldes con objetos e impresoras 3D, recoge lentamente un objeto de un cubo, lo gira y lo deposita en un estante. Una y otra vez. Lo que lo distingue es su extremidad, no una mano de cinco dedos sino de dos pinzas paralelas. “Esta es nuestra arena robótica, nuestro gimnasio”, comenta entre risas Rodríguez.

Una de las tareas más difíciles en este campo es enseñarle a los robots a manipular objetos dentro de un ambiente, a aplicar la presión indicada. “Lo que me intriga es cómo los robots extraen información de lo que ven o cuando tocan un objeto. Es ese feedback, esa interacción en la que se realizan microajustes la que es crucial –explica el investigador español--. No se trata solo de diseñar la mano robótica o los sensores con los que el robot percibe su entorno y los objetos. Sino cómo todos esos elementos complejos interactúan”.

A través de los sensores, el robot sabe lo que ocurre a su alrededor todo el tiempo. Mediante la experimentación aprende a manipular, empujar y agarrar objetos. “Nuestro robot es disciplinado entrena las 24 horas”, dice Rodriguez.

Competencia para incentivar la investigación

Como lo demuestran incontables premios científicos como el Google Lunar X PRIZE, el IBM Watson AI X-PRIZE y el Premio Ansari X ganado en 2004 por la nave experimental SpaceShipOne, la competencia incentiva la investigación. Con eso en mente, desde el año pasado el gigante estadounidense de comercio electrónico Amazon organiza el Amazon Picking Challenge, un concurso donde investigadores de robótica de todo el mundo compiten por un premio de 25.000 dólares para el mejor sistema automático capaz de ordenar por sí solo objetos en estanterías.

Amazon tiene enormes almacenes con millones de objetos. Su desafío es encontrar esos productos rápidamente, cogerlos, embalarlos en cajas y mandarlos por correo. Hoy la compañía, dirigida por Jeff Bezos, tiene unos 30.000 robots que navegan por 13 de sus almacenes. Lo que estos robots hacen es acercar a los empleados humanos, llamados pickers, las estanterías donde se encuentran los libros, discos y todo tipo de productos adquiridos por los clientes. Entonces el trabajador los coge, los guarda en una caja y los despacha. Pero Amazon pretende automatizar aún más el proceso y contar con robots capaces de recoger estos objetos y enviarlos por sí mismos.

El Amazon Picking Challenge, cuya segunda edición se acaba de celebrar en Leipzig (Alemania), ha dejado en evidencia lo compleja que es este tipo de tarea. Un ser humano puede ordenar unos 400 artículos por hora con un mínimo de errores, mientras que el mejor robot del concurso logra una tasa de alrededor de 30 objetos por hora con un índice de fracaso del 16%.

Alberto Rodríguez ha dirigido al equipo del MIT que ha quedado en tercer puesto en esta competición con su brazo robótico ABB. El ganador ha sido un brazo robótico succionador de la Universidad de Delft (Holanda).

“Nuestro mayor desafío es encontrar una manera en que los robots hagan buen uso de lo que perciben –dice Rodríguez mientras admira a su anaranjado robot–. Pero los sensores visuales no son suficientes. También se necesitan sensores que nos den información táctil. La clave es desarrollar robots que reaccionen ante un cambio de planes. Que apliquen la fuerza correcta. Ni mucho ni poco. Necesitan darse cuenta cuando algo anda mal, si no agarró un libro”.

Por ahora, este tipo de robots son muy lentos Rodríguez y sus colegas han aprendido a tener paciencia. “Al final del día, sabemos que si no hacen lo que queremos es porque no les hemos dado bien las órdenes. Nuestro objetivo es que sean cinco veces más rápidos”, destaca.

Además de competir con equipos de otros centros tecnológicos, este investigador también combate la visión algo distorsionada que mucha gente tiene sobre los robots. “La ciencia ficción tiene un claro efecto en la investigación científica. Nos inspiramos en ella –dice mientras mira en la estanteria al muñequito del robot Bender de la serie Futurama–. Pero también juega un papel contraproducente porque muchas personas creen que los robots superágiles de la ficción son reales. Luego ven lo que hacemos nosotros o los robots del DARPA Robot Challenge y se decepcionan”.

Rodríguez admite que se ha avanzado mucho en los últimos diez años. Y confía que se avanzará mucho más. “Queramos o no, la inteligencia artificial sigue su marcha. Lo que nos resta es asegurarnos que la tecnología sea utilizada para un buen propósito. Cada vez vamos a ver más robots en las calles, sobre todo realizando actividades repetitivas o de navegación como los automóviles autónomos. Y espero que veamos pronto alguno de nuestros robots repositores en los supermercados”, dice con una sonrisa.