Inspirándose en los murciélagos, los investigadores de la Universidad de Tel Aviv han desarrollado lo que llaman un Robat, un robot terrestre totalmente autónomo que, como un murciélago, emite sonidos y analiza los ecos de retorno para reconocer, mapear y navegar obstáculos al aire libre. El desarrollo podría tener “un gran potencial” para el uso del sonido para futuras aplicaciones robóticas, dijeron los investigadores.
Un estudio sobre la invención fue publicado el jueves en PLOS Computational Biology.
El estudiante graduado de la Universidad de Tel Aviv, Itamar Eliakim, junto con un equipo de investigadores en las áreas de zoología, neurociencia e ingeniería, desarrolló el robot, que, como un murciélago, emite sonidos y analiza los ecos de retorno para generar un mapa del espacio.
“Una de las tareas más desafiantes, enfrentada por muchos robots, es el problema de generar un mapa de un entorno desconocido, al mismo tiempo que navega por este entorno por primera vez”, los investigadores, algunos de los cuales estudiaron por más de 10 años el bio-sonar de murciélago, escribió en el estudio.
Los murciélagos resuelven el problema de mapear un entorno desconocido al percibir su entorno acústicamente, emitiendo señales de sonido y analizando los ecos de retorno, escribieron los investigadores.
Inspirados por esta habilidad, los investigadores crearon Robat, un robot que depende exclusivamente de un sistema de navegación basado en el sonido de un murciélago para orientarse a través de nuevos entornos y mapearlos. Para hacer esto, los investigadores usaron un enfoque biológico, al crear orejas, usando dos receptores ultrasónicos, y una boca, usando un parlante o emisor de ultrasonido, que produce sonidos modulados a una frecuencia de murciélagos típica. Esto permitió al Robat moverse a través de un gran entorno al aire libre y mapearlo en tiempo real, dijeron.
A su leal saber y entender, escribieron los investigadores, “nuestro Robat es el primer robot biológicamente plausible completamente autónomo parecido a un murciélago” que se mueve a través de un nuevo entorno “mientras lo mapean únicamente en función de la información del eco”.
Esta información ayuda a delinear los límites de los objetos y el espacio abierto entre ellos, dijo Eliakim, en un comunicado emitido por la universidad.
El robot “logró una alta precisión de mapeo”, demostrando “el gran potencial” de usar emisiones de sonido de banda ancha activas para mapear el entorno y usar el sonido en futuras aplicaciones robóticas, escribieron los investigadores. Los investigadores también crearon un algoritmo de aprendizaje automático alimentado por ecos del entorno para entrenar al robot a fin de clasificar mejor los objetos nuevos.
El Robat fue mucho más lento que un murciélago real, deteniéndose durante unos 30 segundos cada medio metro para adquirir los ecos, escribieron los investigadores. Pero esta lentitud fue atribuida por los investigadores principalmente a las limitaciones mecánicas del robot.
Cualquier robot que necesite navegar su entorno -y eso es la mayoría de los robots- puede beneficiarse del algoritmo de navegación basado en el eco desarrollado por el estudio, dijo el Prof. Yossi Yovel del Departamento de Zoología de la Universidad de Tel Aviv y un miembro del equipo de investigación en un correo electrónico a The Times of Israel.
Esto incluye robots de servicio, como robots con aspiradora que necesitan navegar en las salas de estar, robots agrícolas que trabajan en invernaderos y robots de rescate que navegan bajo las ruinas de una casa que colapsó como resultado de un terremoto.
El objetivo del equipo era “usar la naturaleza para resolver problemas humanos”, dijo Yovel, quien es un experto en murciélagos. “Imitar a los animales podría no ser la forma óptima de resolver estos problemas, por ejemplo, un robot no se limita a dos oídos, pero la inspiración de los animales puede conducir a nuevas soluciones”.
“Los animales rutinariamente resuelven problemas que los ingenieros encuentran muy difíciles, como mapear un nuevo entorno mientras se mueve a través de él”, agregó.
El proyecto tiene dos objetivos: por un lado, trata de imitar a los animales para comprender mejor los problemas que enfrentan en la realidad. Por otro lado, busca soluciones a problemas de ingeniería que actualmente son muy difíciles de resolver.
Ha habido varios intentos previos en todo el mundo para construir robots similares a los murciélagos, dijo Yovel. Pero el Robat “está avanzado en comparación con estos intentos en varios aspectos”.
El Robat se mueve de forma autónoma (los robots anteriores fueron manejados por un usuario) y logra delinear los bordes de los objetos que detecta. ”Al hacerlo, genera un mapa de rutas abiertas donde se puede mover”, dijo.
Robat también es el primero en usar un algoritmo de aprendizaje automático alimentado por ecos del entorno para entrenarlo y clasificar nuevos objetos basados en estos ejemplos, dijo.
En el futuro, los investigadores desearían montar su unidad de detección en un robot volador. ”Esto no necesariamente lo haría más preciso, pero lo haría más rápido”, dijo Yovel.