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Sillas de ruedas robóticas para moverse de forma fácil y segura

«El objetivo es ayudar a las personas con discapacidad
a desplazarse con facilidad».
Laboratorio de Algoritmos y Sistemas de Aprendizaje,
Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL)

Sillas de ruedas robóticas para moverse de forma fácil y segura. Este es el objetivo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en el marco de CrowdBot, proyecto financiado por la UE.

Estudian las cuestiones técnicas, éticas y de seguridad relacionadas con este tipo de tecnología. El objetivo de la investigación es ayudar a las personas con discapacidad a desplazarse con más facilidad.

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Sillas de ruedas robóticas para moverse de forma fácil y segura

Es posible que los compradores del mercado semanal de Lausana se hayan topado con uno de los inventos de la EPFL: un dispositivo novedoso parte silla de ruedas y parte robot.

Lo utilizan los investigadores del Laboratorio de Algoritmos y Sistemas de Aprendizaje (LASA) de la EPFL para probar la tecnología que están desarrollando en el marco de CrowdBot, un proyecto dirigido por el INRIA en el que participa un consorcio de siete organizaciones de investigación.

Desplazamiento de robots en zonas concurridas

La investigación ha recibido financiación del programa Horizonte 2020 de la UE en la sección de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).

CrowdBot pretende probar la viabilidad técnica y ética de que los robots se desplacen por zonas concurridas. Estos robots podrían ser humanoides, robots de servicio o robots de asistencia.

«Se oye hablar mucho de los coches que se conducen solos, pero no de los robots que podrían moverse entre los peatones», explica Aude Billard, directora de LASA.

«Sin embargo, la tecnología robótica va claramente en esa dirección, así que tenemos que empezar a pensar ahora en todo lo que eso implicará».

Sillas de ruedas robóticas para moverse de forma fácil y segura
«Se oye hablar mucho de los coches que se conducen solos, pero no de los robots que podrían moverse entre los peatones», explica Aude Billard, directora de LASA – Fotos: Alain Herzog / EPFL

Riesgos y seguridad

Entre las diversas cuestiones que se estudian, la más obvia es la relativa a la seguridad de los usuarios de los robots y de las personas que se encuentran cerca de ellos.

Los investigadores de LASA se dieron cuenta de que la legislación vigente no aborda esta cuestión, y empezaron a estudiar todos los riesgos posibles, incluido el de una colisión con un ser humano.

Movilidad y calidad de vida

Los científicos seleccionaron un robot llamado Qolo -diminutivo de calidad de vida con movilidad- para realizar su evaluación de riesgos.

Qolo se desarrolló originalmente en la Universidad de Tsukuba (Japón) y está pensado para servir de silla de ruedas de pie para personas con discapacidad.

Contiene dos ruedas motorizadas y un exoesqueleto pasivo que permite al usuario pasar fácilmente de una posición sentada a otra de pie.

Pruebas de colisión

El equipo de LASA realizó pruebas de choque de su Qolo en Berna. «Hicimos las pruebas con dos tipos de maniquíes, ya que el impacto de una colisión puede variar en función de la altura de la persona», explica Diego Páez, investigador de LASA.

«En los niños, por ejemplo, la zona más vulnerable es la cabeza, mientras que en las mujeres embarazadas es el abdomen».

Los investigadores descubrieron que las colisiones, incluso a bajas velocidades de los robots, como menos de 6 km/h, pueden causar lesiones graves.

Esto hace que la prevención de estas colisiones sea aún más importante.

Sillas de ruedas robóticas para moverse de forma fácil y segura

«Hicimos las pruebas de colisión con dos tipos de maniquíes, ya que el impacto puede variar en función de la altura de la persona», explica Diego Páez – Fotos: Alain Herzog / EPFL

Sistema de navegación activo

El primer paso fue modificar Qolo para que pudiera analizar y reaccionar a su entorno.

Los científicos equiparon al robot con varios sensores, como cámaras en la parte delantera y un sistema Lidar con láseres en la parte delantera y trasera.

«Es importante que el robot tenga una visión de 360º de su entorno para poder evitar los obstáculos que tiene delante y detrás. También necesita saber qué hay detrás de él en caso de que tenga que retroceder rápidamente para evitar una colisión», dice Páez.

Detección de obstáculos

«El sistema Lidar detecta todo tipo de obstáculos, y las cámaras permiten al robot saber si los obstáculos son peatones».

El equipo también instaló parachoques en la parte delantera de Qolo. «Los parachoques indican al robot que ha entrado en contacto con algo y miden la fuerza de contacto, de modo que la fuerza máxima puede mantenerse muy baja mientras el robot sigue moviéndose», afirma Páez.

En otras palabras, Qolo no está programado para detenerse si choca con un obstáculo, sino para rodearlo. «Una parada brusca en medio de una multitud podría ser aún más peligrosa para las personas cercanas al robot», afirma.

Elección de la mejor trayectoria en milisegundos

Los datos de los sensores de Qolo se combinan con algoritmos de detección y seguimiento de personas para estimar cuántas personas hay alrededor del robot y en qué direcciones se mueven.

Los investigadores de LASA desarrollaron un algoritmo de navegación especial para Qolo que le permite identificar la mejor trayectoria en tan sólo unos milisegundos, lo que significa que puede responder rápidamente ante multitudes.

Sillas de ruedas robóticas para moverse de forma fácil y segura
Aude Billard y Diego Páez – Fotos: Alain Herzog / EPFL

Predecir lo imprevisible

A pesar de la destreza tecnológica de los ingenieros, su robot no puede (todavía) predecir los movimientos repentinos, como los cambios rápidos de dirección.

«No podemos simular realmente lo que hará la gente en diferentes situaciones porque cada persona reacciona de forma diferente. Por eso tenemos que probar Qolo en condiciones reales», dice Páez. De ahí las pruebas en el mercado abierto de Lausana.

Allí los ingenieros obtuvieron valiosos comentarios sobre todos los sistemas del robot -desde su hardware hasta sus algoritmos- y sobre la experiencia del usuario.

El robot evita los obstáculos

Los resultados iniciales son prometedores. Los peatones parecen comportarse con normalidad alrededor de la máquina, lo que supone una gran ventaja para la recogida de datos.

«Todavía tenemos que analizar los datos, pero parece que la dimensión semiautónoma del robot funciona bien», explica Páez.

Billard añade: «Los usuarios guían a Qolo moviendo el torso para indicar la dirección en la que debe ir. Si aparece un obstáculo de repente, el robot responde inmediatamente para evitarlo. Ese tipo de navegación asistida puede ser una verdadera ventaja para los discapacitados».



Robots de reparto

Con los rápidos avances en robótica, podríamos empezar a ver cada vez más dispositivos de este tipo en nuestras carreteras y aceras, como los robots de reparto, por ejemplo.

No obstante, el equipo de LASA insiste en un punto crucial: será esencial desarrollar formas eficaces de minimizar la probabilidad de colisiones y otros accidentes.

«Las pruebas de choque han demostrado que el riesgo de lesiones puede ser alto y a veces supera lo permitido para los automóviles», afirma Páez.

Velocidad y capacidad de absorción de impactos

«Ahora tenemos que trabajar en un sistema de control para mitigar este riesgo, ya sea reduciendo la velocidad del robot o mejorando su capacidad de absorción de impactos», dice Billard.

«Y es fundamental que estas conclusiones se tengan en cuenta en la futura legislación. Estas leyes podrían incluir el establecimiento de un límite de velocidad para los robots de asistencia como Qolo o la restricción de la capacidad de algunos tipos de vehículos, como los robots de reparto, para operar en zonas muy frecuentadas.»

Con información de Julie Haffner / EPFL

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