Es peligroso cuando construyes cosas que eres torpe, pero los robots del MIT te salvarán

Aug 21, 2023

¿Recuerdas cuando todos los muebles se hacían a medida? Sí, yo tampoco. En estos días, se trata de la asequibilidad a través de la producción en masa. Soy tan fanático del diseño escandinavo modernista y las albóndigas baratas como cualquiera, pero los muebles producidos en masa son, por definición, un compromiso: está bien para todos, lo que significa que nunca es exactamente lo que quieres. Pero los muebles hechos a la medida que son perfectos para su espacio y estilo son costosos, porque se necesita una gran cantidad de habilidad y equipo para producirlos.

En el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT, que presumiblemente está poblado por investigadores que intentan pagar los muebles para sus apartamentos de Cambridge demasiado caros y de tamaño insuficiente, los investigadores han desarrollado un sistema llamado AutoSaw que (casi) resuelve todo el problema de los muebles. AutoSaw puede ayudarlo a elegir un mueble nuevo, personalizarlo con la forma y el tamaño que desee y luego construirlo con un equipo de robots según sus especificaciones exactas.

Los usuarios diseñan sus muebles usando una interfaz (fila superior) que también muestra la distribución de tensiones en las piezas (centro) y sus deformaciones elásticas (abajo). Imagen: MIT CSAIL

AutoSaw consta de cuatro etapas. El primero consiste en crear plantillas de muebles utilizando una aplicación de diseño especial. Los investigadores dicen que es mejor dejar este paso en manos de expertos humanos que realmente saben un par de cosas sobre carpintería, ya que implica crear diseños que sean factibles de fabricar y ensamblar con los materiales y técnicas disponibles.

Una vez que tienes las plantillas, puedes entrar y jugar con ellas un poco. AutoSaw incluye una interfaz fácil de usar que proporciona controles deslizantes para ajustar parámetros como la longitud y el espaciado de las patas, y el tamaño y la forma de la superficie superior de las mesas. También puede jugar con parámetros para plantillas para sillas y cobertizos, y si es muy ambicioso, incluso una terraza al aire libre. Cuando tiene el diseño como lo desea, AutoSaw simula la distribución de tensiones y la deformación elástica antes de que todo esté finalizado.

El tercer paso es donde entran los robots. Con herramientas eléctricas. ¡Ahora usted, como consumidor propenso a los accidentes, solo necesita retroceder!

Así es como los investigadores, un equipo del Laboratorio de Robótica Distribuida del MIT dirigido por la profesora Daniela Rus, explican en un próximo artículo cómo funciona AutoSaw:

Utilizamos dos sistemas robóticos para automatizar los procesos de corte y rompecabezas. El proceso del rompecabezas se automatizó utilizando un rompecabezas robótico desarrollado previamente. Este robot de rompecabezas es un Roomba Create modificado con un rompecabezas instalado en el centro. Utiliza un sistema de posicionamiento Vicon para la estimación del estado y un MPC y un algoritmo de planificación previamente desarrollados para realizar los cortes.

El proceso de corte de sierra requiere varios robots para automatizar. Dos Kuka Youbots levantan madera y la colocan en la sierra de corte. Cada Youbot estaba equipado con pinzas especiales para quejas. Las pinzas permiten a los robots sujetar el material, conducir el material a lo largo de una dirección y son perpendiculares al eje principal de la madera. Cuando se coloca madera en la pinza, una fuerza perpendicular a la madera y paralela a la pinza puede hacer que la pinza cambie su agarre. La sierra tronzadora se automatiza conectando un relé a la línea de 120 V y un actuador lineal conectado a la sierra.

El resultado de AutoSaw en este punto es un montón de piezas que aún necesitan un poco de trabajo antes de poder ensamblarlas. El sistema no incluye taladros, por lo que las conexiones de clavijas y agujeros involucraron un paso manual que los investigadores esperan automatizar eventualmente. También debemos mencionar algunas otras limitaciones: el robot de sierra de calar solo puede cortar espumas (aunque está recibiendo una actualización para poder manejar madera contrachapada), y los youBots no son lo suficientemente fuertes como para levantar piezas de madera mucho más grandes que 1x2 o 1x3.

AutoSaw genera instrucciones de ensamblaje automáticamente (incluidos diagramas visuales paso a paso), en función de cómo definió los puntos de conexión en la plantilla original. El sistema no lo regaña durante el proceso de ensamblaje, lo que lo hace algo poco realista, pero de todos modos, por lo general, puede confiar en amigos o familiares para eso.

Para obtener más detalles, el coautor principal Jeffrey Lipton, un posdoctorado en MIT CSAIL, respondió algunas de nuestras preguntas por correo electrónico.

Espectro IEEE: ¿Por qué un experto necesita ser parte de este proceso? ¿No se puede automatizar de alguna manera el diseño de plantillas de muebles?

Jeffrey Lipton : Decir simplemente "hazme una tabla" al software es algo que es demasiado difícil de hacer en este momento. El contexto está mal definido. ¿Hacemos una mesa de café, una mesa de comedor o una mesa auxiliar? ¿En qué estilo está? ¿Cuáles son tus gustos y disgustos personales? ¿Donde estará? ¿Qué hay alrededor? Utilizamos diseñadores expertos para hacer plantillas con el fin de analizar el espacio de todos los diseños de mesas posibles en algo que un laico pueda explorar más fácilmente.

¿En qué situaciones el paso de simulación me brindaría información que me haría retroceder y alterar mis parámetros de diseño?

Tome el ejemplo de la baraja. Observar la simulación podría indicarle que debe construir pilones adicionales; sin ellos, simplemente no podría soportar a suficientes personas en la cubierta.

¿Por qué decidiste usar una sierra tronzadora estacionaria y dos robots móviles en lugar de una sierra robótica móvil?

Ahora mismo existen máquinas industriales que soportan una sierra al final del brazo del robot. Sin embargo, soportar una masa tan grande a través de una cadena cinemática tan larga hace que los robots sean pesados ​​y costosos. En cambio, nos inspiramos en los carpinteros humanos. Los humanos no sostienen una sierra circular con los brazos extendidos para cortar. En lugar de usar cadenas cinemáticas largas, usan puntos de referencia locales en la herramienta eléctrica para lograr cortes precisos. Usando la misma técnica, podemos usar robots móviles mucho más pequeños y livianos.

Vimos a IkeaBot ensamblando muebles en 2013. En este punto, ¿qué se necesitaría para pasar de las materias primas a los muebles ensamblados sin intervención humana?

La producción integral sin humanos no es necesariamente nuestro objetivo. En este momento nos estamos enfocando en mantener la mano humana alejada de elementos potencialmente peligrosos como hojas de sierra. Todavía queda un largo camino por recorrer utilizando las plataformas de robots móviles. Necesitamos agregar herramientas, especialmente el taladro (para que las piezas puedan ensamblarse). También tendremos que hacer que los robots puedan instalar parte del hardware, como inserciones roscadas. Todavía no hemos integrado el lijado y la pintura también en el sistema.

Dices que estás trabajando para "permitir la personalización masiva de artículos carpinteros". ¿Cuál es tu visión para el futuro?

Imaginamos que en el futuro los consumidores ya no tendrán que depender de un número fijo de diferentes tipos de muebles para sus hogares. Si vives en un apartamento pequeño en la ciudad de Nueva York, no tendrás que preocuparte de si los muebles de forma convencional encajarán en tu lugar; podrás personalizar el tamaño y la forma exactos de cualquier silla, sofá o mesa. basado en lo que funciona para usted.