Inteligencia incorporada en la robótica blanda mediante la multifuncionalidad del hardware

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2021.724056/full

La comunidad de la robótica blanda se pregunta actualmente cuál es el futuro de la misma. Por ello, es muy importante identificar las direcciones en las que la comunidad debe centrar sus esfuerzos para consolidar su impacto. La identificación de aplicaciones convincentes es una prioridad, especialmente para demostrar que algunos logros ya representan una alternativa atractiva a los enfoques tecnológicos actuales en escenarios específicos. Sin embargo, la mayor parte del valor añadido de la robótica blanda sólo se ha captado teóricamente. La inteligencia incorporada, que es uno de estos principios teóricos, representa un enfoque interesante para explotar plenamente el potencial de la robótica blanda, pero la aplicación pragmática de esta teoría sigue siendo difícil y muy limitada. Un enfoque de diseño diferente podría ser beneficioso, es decir, la integración de un cierto grado de adaptabilidad continua en las funcionalidades de hardware del robot, es decir, un diseño "flexible" habilitado por componentes de hardware capaces de cumplir múltiples funcionalidades. En este artículo se presenta este concepto de diseño flexible junto con sus principales elementos tecnológicos y teóricos básicos. El potencial del enfoque se demuestra mediante una comparación biológica y la viabilidad se apoya en ejemplos prácticos con tecnologías de vanguardia.

Introducción

El uso generalizado de las tecnologías de robótica blanda está poniendo de manifiesto la necesidad de un enfoque diferente en el diseño de sistemas y subsistemas que puedan beneficiarse de las propiedades de las partes blandas del cuerpo para lograr algo específico. Una peculiaridad que desempeña un papel clave en el uso de materiales blandos o conformes es su comportamiento mecánico altamente no lineal. Esto introduce complejidad en el modelado y la usabilidad, pero también representa una notable fuente de riqueza de comportamiento. La importancia de las características corporales es también fundamental en la nueva interpretación de la Inteligencia Artificial denominada Inteligencia Corporal (IE). Según esta teoría, el cuerpo de un agente desempeña un papel fundamental a la hora de simplificar las tareas y hacer surgir comportamientos adaptativos a través de la interacción con el entorno (Pfeifer y Bongard, 2007). El cuerpo puede servir como medio de computación (Morphological Computation) y la forma en que afecta a las interacciones con el entorno viene determinada por tres aspectos fundamentales: las propiedades materiales, la forma y la disposición de sus componentes. Sin embargo, la forma de aplicar pragmáticamente los principios de la IE sigue siendo esquiva. Así, por un lado, el desarrollo tecnológico de los componentes mecatrónicos blandos está avanzando, aumentando la explotación de todas las ventajas que se derivan de la suavidad y la conformidad intrínsecas (como se muestra en el breve estado de la técnica recogido en The Long Way Ahead for Soft Mechatronics Development, que también sienta las bases tecnológicas del artículo). Por otro lado, estas tecnologías son necesarias pero pueden no ser suficientes para crear un impacto transformador. La IE representa un atractivo paradigma de diseño para los sistemas robóticos blandos, pero sigue siendo difícil de aplicar. Un paso adelante puede estar representado por un enfoque de diseño diferente: no describir formalmente y seguir las reglas de diseño para aplicar los principios de la IE a priori, sino más bien incorporar elementos y herramientas básicos con un enfoque de diseño "flexible" (introducido en Embodied Intelligence by Flexible Design), y dejar que el sistema evolucione y adapte sus funcionalidades corporales para explotar los principios de la IE a través de la interacción directa con el entorno. Esta evolución y adaptación de las funcionalidades corporales puede no implicar necesariamente un cambio de hardware, ya que las tecnologías mecatrónicas blandas demostraron la posibilidad de cumplir múltiples funcionalidades, dependiendo de sus condiciones de conducción (los detalles y ejemplos se recogen en Hardware Multifunctionality). Estos tres elementos (mecatrónica blanda - El largo camino por delante para el desarrollo de la mecatrónica blanda, la IE a través del diseño flexible - Inteligencia corporal mediante el diseño flexible y la multifuncionalidad - Multifuncionalidad del hardware) pueden combinarse para esbozar un nuevo enfoque de diseño (analizado en el debate) que es capaz de explotar prospectivamente la IE sin describir formalmente las reglas/directrices de diseño.

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