Físicos de la Universidad de Luxemburgo han presentado recientemente un nuevo material que puede convertirse en un componente clave de una nueva infraestructura diseñada para ayudar a los robots a comprender su entorno. El equipo demuestra que el material se puede utilizar para introducir información gráfica personalizada en el entorno, que es invisible para los humanos pero fácilmente legible por robots. El nuevo material y el innovador procedimiento por el que es posible se han publicado recientemente en Materiales funcionales avanzados , una de las revistas más importantes del mundo en el campo de la ciencia de los materiales.

Reino de la automatización

La automatización generalizada es un componente clave en la cuarta revolución industrial en curso. El interés actual por la automatización prevé una enorme expansión del concepto, a menudo involucran máquinas que no solo son automáticas sino también autónomas y móviles, como vehículos autónomos o drones. En contraste con lo que podría sugerir el término "Industria 4.0", También es probable que estas máquinas interactúen directamente con los humanos. incluso en lugares fuera de la producción industrial, como nuestros hogares o lugares de trabajo no industriales.

"Por muy beneficiosa que pueda ser esta transición a la automatización ubicua, también viene con desafíos importantes de muchos tipos. Uno de los umbrales más importantes es causado por preocupaciones de seguridad:como lo demuestran las trágicas muertes recurrentes que involucran vehículos autónomos, actualmente tienen una comprensión insuficiente de su entorno a pesar de la tecnología de computación y sensores incorporados de última generación. Simplemente, no es fácil entender a los ocupados, mundo complejo y desordenado que los humanos creamos y vivimos, lleno de señales, algunas importantes, algunos solo distraen, y otros aún siendo puro ruido, "explica Jan Lagerwall, Profesor del Departamento de Física y Ciencia de los Materiales (DPhyMS) de la Universidad de Luxemburgo e investigador principal del estudio.

Nuevo enfoque usando cristales líquidos

Si bien la mayoría de los intentos de permitir que los robots accedan a entornos poblados por humanos se centran en proporcionar a los robots una combinación de múltiples entradas sensoriales y poder computacional masivo, Ahora, el profesor Jan Lagerwall y los dos miembros de su equipo, Yong Geng y Rijeesh Kizhakidathazhath, de la Universidad de Luxemburgo, proponen un enfoque diferente. en colaboración con el Prof. Mathew Schwartz, que es un experto en automatización y diseño del entorno construido en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey.

El avance clave presentado en el artículo es la realización de esferas retrorreflectantes hechas de cristales líquidos colestéricos, que se convierten en estado sólido mediante un proceso llamado polimerización. De una manera, estas esferas son similares a los retrorreflectores que tenemos en los chalecos de seguridad de nuestros coches, en las señales de tráfico y en determinadas prendas, porque envían luz a la fuente independientemente de la dirección en la que se iluminan. Pero hay dos diferencias muy importantes que hacen que estos reflectores esféricos colestéricos (CSR) sean tan útiles. Primero, la reflexión está limitada a un rango de longitud de onda estrecho, explicando por qué el ojo humano no los ve. Segundo, el reflejo está polarizado circularmente, de la misma manera que cada una de las dos películas que se muestran simultáneamente en un cine 3D están polarizadas circularmente, de formas opuestas.

"Si alguna vez te quitaste las gafas mientras estabas en un cine 3D, habrás notado que el ojo humano no puede distinguir diferentes polarizaciones, como nuestros ojos ven ambas películas, y simplemente experimentamos un extraño efecto de "sombra". Las gafas contienen polarizadores circulares, uno diestro y otro zurdo, asegurarnos de que nuestro ojo derecho solo vea la película con el ojo derecho, la izquierda solo la película para el ojo izquierdo. Fuera de una sala de cine el mundo rara vez está polarizado circularmente y esto significa que la polarización circular de los CSR es bastante única. Un robot diseñado para leer información codificada por CSR tendrá dos cámaras, ambos operando en las regiones ultravioleta y / o infrarroja en las que se reflejan los CSR, y cada uno tendrá un polarizador circular de diferente tipo, al igual que las gafas de cine 3D. El robot resta una imagen de la otra, lo que significa que toda la información visual que no esté polarizada circularmente, que es todo el contenido excepto los CSR, se cancela, porque esta información parece idéntica a las dos cámaras. Pero los CSR permanecen, ya que son visibles solo para una cámara pero no para la otra. Esto permite que el robot identifique la información codificada por CSR de forma extremadamente rápida, con potencia de cálculo mínima, y sin riesgo de falsos positivos, "explican los científicos.