Vulcan, una mano robótica con "sentido del tacto" capaz de ordenar 'un mundo' desordenado

"Cuando intentamos [los seres humanos] recoger una moneda sobre una mesa, este es mi ejemplo favorito, no la agarramos, sino que tocamos la mesa y deslizamos los dedos sobre la superficie hasta que sentimos el contacto del borde [de la moneda] y la hacemos rotar hacia la mano", explica gráficamente apoyándose en un vídeo Aaron Parness, director de IA aplicada a robótica de Amazon, con sede en Alemania. "Ocurre en menos de un segundo sin ni siquiera pensarlo. Es algo aprendido por inteligencia física".

Las imágenes le refuerzan mostrando en primer plano ese gesto que todos hacemos de manera bastante intuitiva: arrastrar el objeto con un dedo contra el opuesto (puede ser el índice contra el pulgar, o a la inversa…), hasta que sentimos que se levanta, en este caso es una moneda, y es fácilmente capturado. Un axioma en el nuevo mundo de la inteligencia artificial, aplicado a la robótica, es que puede hacer con facilidad y rapidez cosas que para los humanos son muy difíciles; pero otras cosas que los humanos hacemos con sencillez, para los artificios inteligentes resultan dificilísimas.

Y una de estas es, precisamente, recoger objetos, manipularlos, llevarlos de un lado a otro por un artefacto robótico sin estrujarlos, sin que se caigan o que resulten de alguna manera dañados o acaben fuera del lugar que les corresponde.

Visita a la ‘cuna’ de los robots que automatizan el empaquetado, etiquetado y distribución de Amazon

Para resolverlo, la solución es dotar al robot de "sentido del tacto". Algo "inimaginable hace tres años", dice Parness, cuando empezó a madurar la idea en Seattle, hablando con empleados "de primera línea" como "una prioridad". También cuenta que se inspiró viendo como sus hijos, especialmente el menor, Alex, de 20 meses, aprendían a utilizar sus manos. "Para los robots es muy desafiante alcanzar ese nivel de inteligencia física, la habilidad de ver y sentir que puedes navegar con tu mano en un espacio desordenado sin dañar alguno de los objetos alrededor".

Esa es la gran novedad que ofrece el sistema robótico Vulcan, presentado por Amazon en su evento Delivering the Future, celebrado en su centro de innovación para almacenes de ‘última milla’ denominado DNZ3. Una instalación de 20.000 metros cuadrados, apenas ocupados por cuatro instalaciones sometidas a examen, en la que trabajan 150 personas de 15 nacionalidades distintas. Lleva un año funcionando en Dortmund.

No es un robot ‘sexy’

Vulcan no es un robot humanoide, no es tan sexy como los que suelen capturar la imaginación de cualquiera mediante impactantes vídeos en redes sociales, sino un brazo articulado con una pseudomano extremadamente sorprendente. "El brazo que ven ahí es de Universal Robotics, un producto comercial”, aclara para Disruptores el ingeniero principal Nicolas Hudson. Lo extraordinario es el mecanismo con el que agarra los objetos. Y también es un factor diferencial “el software y la planificación de movimientos del brazo", desarrollado por el equipo de Amazon.

No es el primer dispositivo robótico de Amazon que maneja paquetería. Disruptores ya mostró hace un año las ‘manos’ dotadas de ventosas, para levantar paquetes y clasificarlos en la cinta transportadora, que se ensayaban entonces en su laboratorio de innovación para centros de almacenamiento de Vercelli (Italia).

Presentación realizada por Aaron Parness.

En Amazon denominan a estos dispositivos "herramienta de fin de brazo". Y en el caso de Vulcan es como una pinza plana, de gran tamaño, con dos palas que se articulan, acercándose y alejándose entre sí como una llave de fontanero. En el interior de cada pala hay una cinta sin fin rugosa, que aporta el movimiento necesario para atrapar un objeto deslizándolo hacia el interior de su articulación. O hacia el exterior para soltarlo. Además, una de las palas cuenta con una regla extensible, que le añade la sensación de distancia al tacto.

El sistema se complementa con múltiples sensores para detectar la forma y presión ejercida sobre el objeto que sujetan, además de un sistema de visión computerizada. Y, según la instalación mostrada en Dortmund, puede actuar en combinación con un segundo brazo.

Su misión, en este caso, es apartar suavemente la cinta de protección del cubículo en el que el ‘robot con sentido del tacto’ (según expresión de Parness) va a depositar el objeto que sujeta. En cada cubículo pueden caber, según su volumen, una decena de paquetes y hay que colocarlos.

Por explicarlo muy sencillamente, la ‘mano’ auxiliar abre la ‘puerta’, iluminando la zona con luz ultravioleta, mientras la otra introduce cuidadosamente un artículo en el cubículo seleccionado de un gran armario de depósito, en el que los objetos se ordenan con determinados criterios de reparto en apartados más reducidos. Recordemos que es hardware y software inteligente para almacenes de última milla, desde donde luego salen las furgonetas para el reparto a cada domicilio.

Evitar tareas repetitivas y fatigosas

Toda esa tarea se enfoca, repiten los portavoces, a "facilitar el trabajo de los empleados, evitando tareas repetitivas y fatigosas". La máquina robótica recoge los paquetes amontonados en un contenedor y los coloca sin dificultades en el depósito ordenado.

La imagen alternativa, mostrada una y otra vez en los vídeos de la compañía, es la del empleado que recoge ese mismo paquete y tiene que agacharse, doblar la cintura y las rodillas, o subirse a una escalera y levantar los brazos, para depositarlo en apartados muy abajo o por encima de su cabeza.

El nuevo brazo robótico de Amazon en funcionamiento.

¿Cuánto peso puede manejar esa ‘mano’? Hudson no se llega a poner de acuerdo con su colega Johannes Kulick, ingeniero senior de sistemas robóticos. Aventuran cifras entre cuatro, cinco u ocho libras (de 1,8 a 3,6 kilos, aproximadamente), pero eso no es relevante ahora. "Nos limitamos artificialmente nosotros mismos para resolver inicialmente el problema y luego ya ampliaremos", nos indica el ingeniero principal, mientras su colega aclara que el dispositivo está capacitado, por dimensiones, para manejar paquetes bastante grandes, "aunque no tan grandes como un televisor". Pero esos, dice, tampoco se colocan en los depósitos con los que está trabajando.

Hudson explica que la habilidad del dispositivo para sujetar un objeto frágil, o no, depende del rozamiento que captan entre sí las bandas de goma rugosa de cada pala. Nos responde que, por supuesto que sí probaron otras configuraciones de mano, incluidas imitaciones de la extremidad humana, con dedos. Pero la sensibilidad en la punta de esos dedos, no se transmite por igual al costado. "Intentamos hacerlo, pero, por diseño es muy difícil. Los espacios en los que tiene que operar [los compartimentos donde coloca paquetes] son muy reducidos. Tal vez algún día podamos hacer lo que una persona hace con las manos, pero las robóticas son muy difíciles de diseñar. Probablemente haya más iteraciones en el futuro y quizás los dedos vuelvan a entrar en escena…".

Trabajo en el mundo real… desordenado

Por el momento, para el diseño actual, se han basado en la observación de cómo lo hace una persona, al ejecutar ese trabajo. Y una de las cosas que resultan fascinantes es cómo la mano robótica 'hace hueco' para el paquete que va a colocar, cuando ya hay otros en el mismo cubículo, empujándolos un poco hacia el costado.

"Aproximadamente el 9% de las veces estimamos mal el espacio disponible. Calculamos que tenemos cinco centímetros y nos quedamos cortos, ‘no puedo insertar ahí el artículo’, decimos. Probamos y aprende el algoritmo. Eso significa que probablemente será mejor con el tiempo, aumentando las imágenes disponibles del contenido con las descripciones y dimensiones que conocemos de los artículos. Hay alrededor de un millón de artículos únicos en uno de estos almacenes y el sistema de almacenamiento sólo conoce ahora medio millón", añade Hudson, subrayando que el sistema de inventario permite saber dónde está cada uno de esos artículos.

La nueva propuesta de Amazon en otra imagen.

Amazon, que presume de tener ya en uso real tres cuartos de millón de robots en sus diferentes instalaciones (sin dejar de aumentar plantilla humana, subrayan sus portavoces), asegura por boca de Parness que esta nueva solución está hecha “para trabajar en el mundo real, no un decorado cuidadosamente preparado para una película, o en un inmaculado entorno de laboratorio”.

"Este ha sido un reto para la robótica durante mucho tiempo en el pasado. Cuando los robots industriales se tropezaban con algo imprevisto, se detenían con una parada de emergencia. Pero el robot se paraba normalmente por el contacto, sin saber qué estaba tocando. No tenían un sentido para eso", asegura Parness.

"Como alguien que ha trabajado en problemas complejos de robótica a lo largo de mi carrera, en el JetLab de la NASA en Stanford durante diez años, puedo decir que Vulcan es el logro más extraordinario en el que he tomado parte. No solo mejora las operaciones de Amazon, sino que representa un salto fundamental en la ciencia robótica. Es la robótica 2.0, el manejo seguro de artículos en un entorno altamente desordenado tiene aplicaciones mucho más allá de nuestros centros: el mundo, está desordenado", remata Parness.