China entrena robots para saltar como gatos y explorar asteroides.

Inspirados por la capacidad de los gatos para girar y aterrizar, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Harbin (China) utilizó el aprendizaje por refuerzo (RL) —un tipo de inteligencia artificial (IA)— para entrenar a robots a ajustar su postura en el aire al saltar sobre superficies irregulares y de baja gravedad en asteroides.

Un equipo de investigación chino entrenó a un robot cuadrúpedo para ajustar su postura y aterrizar como un gato para desplazarse por la superficie de un asteroide. (Foto: SCMP)

A diferencia de los sistemas tradicionales que dependen de componentes de estabilización especializados pero pesados, el robot utiliza un sistema de control «sin modelo» para mover sus cuatro patas de forma coordinada. Esto le permite ajustar su inclinación y reorientar su dirección de desplazamiento en el aire, según informan los investigadores en la revista Journal of Astronautics.

La investigación aborda un desafío clave para los robots que saltan sobre asteroides, donde el entorno tiene baja gravedad e incluso un ligero desequilibrio en las fuerzas de las piernas puede provocar que el robot gire sin control, aterrice sin éxito o rebote completamente fuera de la superficie.

“En el entorno de baja gravedad de los asteroides, los robots experimentan largos períodos de caída libre durante cada salto. Es importante aprovechar este tiempo para ajustar la desviación causada por el salto, para garantizar un aterrizaje seguro o para cambiar el ángulo de rotación y ajustar la dirección del movimiento”, explicó el equipo en el informe.

“Se diseñó y construyó una plataforma de simulación de microgravedad para verificar la eficacia de este método de salto mediante experimentos con un prototipo de robot cuadrúpedo”, añadió el equipo.

Los asteroides son restos de la formación del sistema solar y encierran la clave para descifrar sus orígenes. Además, son ricos en recursos como el platino y otros metales raros, que podrían contribuir a la exploración espacial y a aplicaciones industriales futuras.

Desafíos en la superficie del asteroide

Hasta ahora, las agencias espaciales de Europa, Japón y Estados Unidos han logrado aterrizar naves espaciales en asteroides para recuperar muestras, pero ninguna ha desplegado vehículos exploradores capaces de realizar exploraciones superficiales a largo plazo.

Los vehículos exploradores tradicionales con ruedas, como los utilizados en la Luna y Marte, se enfrentan a dificultades en entornos de asteroides porque la débil gravedad, generalmente de apenas unas milésimas de la de la Tierra, no proporciona suficiente tracción para que las ruedas funcionen eficazmente.

Para abordar estas limitaciones, los científicos han propuesto el uso de robots saltadores para futuras misiones, pero eso presenta una nueva serie de desafíos.

Cada vez que salta, el robot permanece en el aire unos 10 segundos, tiempo suficiente para que las fuerzas desequilibradas en sus piernas hagan que gire sin control o incluso que rebote contra la superficie y se pierda en el espacio.

El equipo de Harbin utilizó aprendizaje por refuerzo (RL) para entrenar al robot en una simulación virtual. Durante siete horas, la IA aprendió de sus errores experimentales y perfeccionó sus movimientos para aterrizar con estabilidad. El sistema de IA del robot demostró la capacidad de ajustar su orientación, incluyendo cabeceo (inclinación hacia adelante o hacia atrás), inclinación lateral (balanceo) y guiñada (ángulo de rotación), en tan solo unos segundos.

Por ejemplo, al impulsarse hacia adelante con una inclinación de hasta 140 grados, el robot puede estabilizar su postura en 8 segundos. También puede girar en el aire hasta 90 grados para cambiar de dirección.

Los robots se entrenan mediante métodos de aprendizaje por refuerzo. (Foto: SCMP)

Para validar la eficacia del sistema, los investigadores construyeron una plataforma de simulación de microgravedad que permite al robot "flotar" sobre una superficie casi sin fricción.

Aunque limitados al movimiento bidimensional, los experimentos confirmaron la eficacia del sistema y reforzaron los resultados de las simulaciones, según informó el equipo.

Además, los científicos descubrieron que el proceso requiere muy poca potencia de procesamiento por parte del robot. El diseño ligero y de bajo consumo energético del sistema lo hace especialmente adecuado para misiones de exploración del espacio profundo.

En el futuro, este sistema podría tener aplicaciones muy diversas, desde la exploración científica hasta la extracción de recursos en asteroides. Sin embargo, el equipo de investigación afirmó que se necesita más investigación para mejorar la capacidad de la IA de adaptarse a diversos terrenos y entornos.

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