Más rápido que una mosca: cómo el robot insecto del MIT, impulsado por IA, se mueve un 450 % más rápido para salvar vidas
1. Más ligero que un clip, rápido como un insecto: la ingeniería que hay detrás del microrrobot
Los microrrobots aéreos llevan mucho tiempo prometiendo revolucionar las misiones de búsqueda y rescate, pero las limitaciones físicas del hardware los han mantenido históricamente mucho más lentos y menos ágiles que los insectos naturales. Desarrollada en el Laboratorio de Robótica Blanda y Micro del MIT, la última versión de este robot del tamaño de un insecto tiene aproximadamente el tamaño de un microcasete y pesa menos que un clip estándar.
Impulsado por músculos artificiales flexibles que se contraen a altas frecuencias, sus alas baten con la rapidez suficiente para generar una sustentación significativa. Sin embargo, aunque el hardware mecánico mejoró con el tiempo, el controlador de vuelo integrado siguió siendo un cuello de botella: las primeras versiones dependían de un ajuste manual, lo que limitaba al robot a trayectorias de vuelo lentas, rígidas y básicas.
2. El cerebro de IA en dos pasos: cómo el aprendizaje por imitación permitió alcanzar una agilidad extrema
Para gestionar en tiempo real la compleja aerodinámica y las turbulencias eólicas impredecibles, los investigadores del MIT colaboraron en la creación de un sistema de control de vuelo basado en inteligencia artificial y compuesto por dos fases.
- El planificador de vuelos experto: El primer componente utiliza un controlador predictivo basado en modelos que calcula modelos matemáticos dinámicos para planificar maniobras aéreas agresivas, como giros bruscos y volteretas, respetando al mismo tiempo los límites físicos de par y fuerza del robot.
- Aprendizaje profundo en tiempo real: Dado que el planificador experto requiere demasiada potencia de cálculo para funcionar en tiempo real en dispositivos de hardware de recursos limitados, los investigadores utilizaron el aprendizaje por imitación para entrenar una política de red neuronal ligera. Esta política traduce al instante los datos de posición en comandos de empuje y par motor en tiempo real.
Durante las pruebas de vuelo, esta arquitectura de control basada en IA permitió un extraordinario aumento del 450 % en la velocidad y del 250 % en la aceleración. El microrrobot realizó 10 volteretas consecutivas en 11 segundos, manteniendo su trayectoria de vuelo con una precisión de centímetros a pesar de las perturbaciones del viento.
3. De las acrobacias en el laboratorio a las zonas de catástrofe: cómo moverse entre los escombros donde los drones no pueden llegar
En situaciones de catástrofe, como los derrumbes provocados por terremotos, los cuadricópteros convencionales y los drones comerciales suelen ser demasiado grandes para introducirse en grietas estrechas o abrirse paso entre escombros densos. Los microrrobots del tamaño de un insecto pueden colarse por huecos minúsculos sin chocar contra las paredes derrumbadas.
El robot también puede realizar «sacadas», es decir, maniobras rápidas de inclinación que imitan los movimientos de las moscas reales y que permiten acelerar y frenar rápidamente. Esta estabilidad es fundamental para futuras versiones que llevarán a bordo pequeñas cámaras y sensores de profundidad. Las investigaciones futuras tienen como objetivo crear enjambres de múltiples robots capaces de coordinarse de forma autónoma para localizar a supervivientes en entornos peligrosos sin necesidad de control remoto por parte de los humanos.