Dentro de un mes, un surtido variado de robots intentará navegar una exigente carrera de obstáculos colocada en un parque de atracciones de Pomona, California (EEUU). En este desafío, organizado por la Agencia de Proyectos Avanzados de Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés), algo más de dos decenas de máquinas intentarán superar una serie de tareas diseñadas para forzar los límites de la navegación, manipulación y locomoción robótica.

Sin embargo, antes de que muchos de los robots pongan pie (o rueda) sobre el recorrido, se les pondrá a prueba en un mundo virtual muy realista. Este entorno en 3D que se conoce como Gazebo, permite probar el hardware o software robótico sin tener que encender el aparato real. Es una forma barata y rápida de experimentar sin correr el riesgo de dañar valiosos componentes de hardware. Y permite a muchos investigadores trabajar sobre un único robot simultáneamente.

DARPA es una agencia del Gobierno de EEUU cuya misión es financiar investigaciones de vanguardia. Su concurso pretende animar el desarrollo de robots capaces de entrar en un entorno extremadamente peligroso, como una central nuclear que haya sufrido una fusión, y hacer trabajos que normalmente harían los humanos. Cada tarea a la que se enfrentarán los robots en Pomona simula trabajos de reparación vital, como apagar una bomba de agua, sellar un edificio contaminado o conducir vehículos que llevan el equipo necesario. La mayoría de los robots implicados son humanoides en forma, aunque algunos se parecen más a enormes arañas mecánicas.

En los últimos años DARPA también ha financiado el desarrollo de Gazebo. El software se parece al espacio virtual en 3D que se pude ver en muchos videojuegos, pero ofrece aproximaciones mucho más realistas a las fuerzas y fenómenos físicos como la fricción y la luz. Se pueden transmitir a los robots ruidos realistas a través de sus sensores para simular el tipo de desafíos a los que se enfrentarán los creadores del robot cuando este intente llevar a cabo la tarea en la realidad.

"Intentamos imitar la realidad lo máximo posible", explica el director tecnológico de la Fundación de Robótica de Código Abierto, Nate Koenig, que desarrolla Gazebo y que ha pasado la última década encabezando su evolución. "El objetivo es pasarse fácilmente a un robot real".

Gazebo forma parte del Sistema Operativo Robot (ROS por sus siglas en inglés), un software gratuito y de código abierto para controlar varias partes de un robot. Como los robotistas contribuyen con código al proyecto ROS, el sistema operativo ha cogido una considerable inercia como plataforma para el desarrollo de robots, sobre todo entre los académicos. Gazebo y ROS se están usando para desarrollar muchos otros tipos de hardware. Un investigador suizo, por ejemplo, está usando el software para desarrollar un sistema de piloto automático para un quadcóptero.

"Esto forma parte de una tendencia reciente hacia la democratización de la robótica", explica a través de correo electrónico el investigador de la Universidad Carnegie Mellon (EEUU) Pras Velagapudi, quien está desarrollando uno de los robots que participará en el concurso de DARPA. "Usar sistemas robóticos implicaba tener que resolver muchos problemas por tu cuenta. Tenías que crear tu propio hardware, escribir tu propio software para usar ese hardware y montar tus propias herramientas de simulación para poner a prueba ambas cosas".

Ya hay unos cuantos robots industriales que están usando ROS y Gazebo. Entre ellos los robots fabricados por la empresa de Boston Rethink Robotics. Los robots de Rethink, que están pensados para que sea fácil programarlos, pueden trabajar codo a codo con humanos en una cadena de producción sencilla. La empresa ha desarrollado su propia plataforma de simulación robótica para clientes comerciales, pero anima a los investigadores académicos a que usen Gazebo para experimentar con su primer robot, una máquina de dos brazos llamada Baxter.

"Nadie quiere empezar de cero", afirma el director sénior de Producto de Rethink, Brian Benoit. "Si tienes un laboratorio que es muy bueno en el campo de la visión automática, no quieres tener que preocuparte por la kinemática inversa", afirma, refiriéndose a las ecuaciones matemáticas que se usan para modelar el movimiento de las articulaciones de un robot.

Un entorno 3D muy preciso es especialmente útil para los robots diseñados para rendir en un entorno complejo e impredecible. Los robots implicados en el desafío de DARPA se enfrentarán a distintas condiciones de luz y de entornos físicos, y un paso en falso podría dañarlos fácilmente. "Gran parte del tiempo, sobre todo en el caso de los humanoides, intentarás coger cosas y ver si colisionarías contigo mismo", explica Koenig.

Muchos de los equipos implicados en otro desafío robótico, que se celebrará en una gran conferencia de robótica en Seattle (EEUU) este mismo mes, también están usando Gazebo. Este concurso, financiado por Amazon será para robots que deben identificar y coger productos de las estanterías, como hacen los humanos en  los almacenes de Amazon. Amazon ya usa robots en sus centros de expedición para mover estanterías. Coger artículos de esas estanterías es un desafío mucho mayor.

"Es muy útil", afirma Joe Romano, que está colaborando para montar el desafío de Amazon y que trabaja para una start-up de robótica que ahora mismo está en modo secreto. "Cualquiera que quiera construir un robot querrá hacer muchas simulaciones. Gazebo es la herramienta imprescindible".

Aún asín, Velagapudi afirma que existen límites a lo que se puede hacer a través de Gazebo, simplemente porque hay límites respecto a cómo de bien podemos modelar el mundo físico. Resulta difícil modelar con precisión el modo en que un robot contacta con una superficie física. "El mundo real tiene una cantidad tremenda de detalles que no son fáciles de representar en nuestros modelos", concluye.