Este sitio es solo una puerta de entrada

Todo lo que hay aquí viene de cosas que otras personas investigaron, pensaron y construyeron de verdad: libros, artículos, registros históricos y la gente detrás de ellos. Si algo te llama la atención, ve a las fuentes originales que aparecen al final de la página. Tienen mucha más profundidad de la que una página como esta puede ofrecer.

¿Cómo pasaron las aspiradoras robot de moverse a ciegas a hacer un mapa de la casa?

Categoría: Tecnología

Hoy hay aspiradoras que recorren la casa solas y vuelven a su base a cargarse. Pero ¿fueron siempre así de listas? Resulta que la primera que se vendió, en 2001, ya medía el cuarto con sonido [1][2], y la más famosa, el Roomba de 2002, tenía un «cerebro» diminuto [1]. El mapa hecho con una cámara llegó mucho después, en 2015 [4]. Veamos cómo cambió la forma de moverse y por qué importó.

1. La primera aspiradora robot en venta ya medía el cuarto con ultrasonido

Una aspiradora robot es una máquina que se mueve sola por el suelo y aspira sin que nadie la empuje. La primera que se vendió fue el Trilobite, de la empresa sueca Electrolux, en 2001. El informe AI100 de la Universidad de Stanford, un estudio sobre el futuro de la inteligencia artificial, cuenta que llegó al mercado «después de muchos años de desarrollo» y que fue el primer robot doméstico comercial [1].

Lo curioso es cómo se orientaba. Según la descripción que recoge Wikipedia, usaba sensores de ultrasonido para dibujar un mapa de las habitaciones y esquivar obstáculos, y volvía solo a su base cuando terminaba o se quedaba sin batería [2]. El ultrasonido es un sonido tan agudo que no lo oímos: el robot lo emite y mide cuánto tarda en volver el eco, igual que hacen los murciélagos. Con ese tiempo calcula a qué distancia está una pared o una silla.

Así que el primer robot ya podía orientarse con ultrasonido y volver solo a su base. Esos datos describen lo que podía hacer, no lo bien que lo hacía: no sabemos con precisión qué tan detallado era su mapa. Y aun así, su precio era alto, de unos 1500 dólares según esa misma fuente [2]. Entonces, ¿cómo llegó un robot a las casas de más gente?

2. Por qué el Roomba de 2002 era mucho más simple y barato que el Trilobite

Un año después, en 2002, la empresa estadounidense iRobot empezó a vender el Roomba. El Museo Nacional de Historia Estadounidense del Smithsonian conserva un Roomba de primera generación y lo describe como un robot doméstico de gran éxito, en el mercado desde 2002 [3].

La diferencia con el Trilobite estaba en el cerebro. Según el informe AI100, el Roomba costaba una décima parte que el Trilobite y funcionaba con solo 512 bytes de memoria RAM, con un control «basado en comportamientos»: reaccionaba a lo que sentía en cada momento con acciones sencillas. Lo más inteligente que hacía era evitar caerse por las escaleras [1]. Para que te hagas una idea, 512 bytes pueden guardar 512 caracteres de un byte, como letras sin tilde o números; una foto de teléfono puede ocupar miles de veces más.

Una forma de imaginarlo (es una comparación nuestra, no una afirmación de las fuentes) es caminar por un cuarto a oscuras: si tocas una pared, cambias de dirección, sin guardar nada en la cabeza sobre cómo es la habitación. Un sistema más sencillo y menos piezas ayudaban a mantener bajo el precio, y eso ayudó a que mucha más gente pudiera comprar uno. El propio informe señala que, desde entonces, se han puesto en marcha unos 16 millones de Roombas en todo el mundo [1].

3. Por qué hacía falta algo más que chocar y girar

Con el tiempo, los procesadores baratos y la memoria mejoraron muchísimo. El informe AI100 explica que, gracias a eso, estos robots fueron aprendiendo a navegar de forma sencilla, a cargarse solos y a vaciar su depósito de polvo, y luego a lidiar con cables y flecos de alfombra mediante mejoras mecánicas y sensores [1].

Un robot que solo reacciona no puede saber qué zonas ya limpió. Un robot que guarda un mapa de lo recorrido sí puede, en principio, planear su camino con más orden. Esa es una idea nuestra a partir de cómo funcionan ambos sistemas; ninguna de las fuentes que leímos compara de forma directa la eficiencia de uno y otro modelo. Lo que sí dice el informe es que añadir el sistema VSLAM permitió a los robots construir un modelo completo de la casa mientras limpian y volverse más eficientes al cubrir el suelo [1].

4. Cómo hace el Roomba 980 un mapa de la casa con una cámara

El 16 de septiembre de 2015, iRobot presentó el Roomba 980. La empresa lo describió como el primer Roomba que combinaba navegación adaptable con localización visual, además de control desde una aplicación y más potencia en las alfombras [4]. Salió primero en Estados Unidos y Canadá con un precio inicial de 899 dólares en 2015, y se anunció su llegada a otros países, entre ellos varios europeos, a principios de 2016 [5].

La técnica se llama vSLAM, siglas en inglés de «localización y mapeo visual simultáneos». Según la revista eeNews Europe, el robot usa una cámara de video de baja resolución para ir marcando puntos de referencia visuales en su mapa, de modo que no pierda de vista dónde está ni por dónde ya pasó [5]. Es como cuando tú te orientas en una calle nueva fijándote en una panadería o un semáforo para no perderte.

El informe AI100 añade un detalle que corrige la idea de que todo es nuevo: el SLAM visual era una tecnología de inteligencia artificial que existía desde hacía unos veinte años; lo que cambió fue que pudo incluirse en un aparato a un precio pensado para el hogar [1].

5. Qué cambió de verdad entre el Trilobite, el Roomba y el Roomba 980

Si juntamos todo, la idea de hacer un mapa no apareció en 2015: el Trilobite ya medía su entorno con ultrasonido en 2001 [2]. El Roomba de 2002 apostó por un cerebro mínimo y un precio bajo [1]. Y en 2015 el Roomba 980 volvió al mapa, esta vez con una cámara [4][5]. Cambiaron las herramientas y lo barata que resultó la computación, más que la idea.

No sabemos, con las fuentes que usamos, qué mapa era más preciso, el de ultrasonido o el de cámara, ni cuánto limpiaba mejor cada modelo. Esa sería una buena pregunta para seguir investigando, por ejemplo leyendo el informe AI100 completo o las notas de prensa de otras marcas.

6. Prueba en papel la diferencia entre moverse sin mapa y con mapa

Con papel, lápiz, un borrador y un dado puedes probar la idea. Dibuja una cuadrícula de 5 por 5 casillas: es el suelo de un cuarto. Pon el borrador en la casilla de arriba a la izquierda. Tira el dado: 1 es subir una casilla, 2 ir a la derecha, 3 bajar, 4 ir a la izquierda; con 5 o 6 vuelves a tirar. Si el movimiento te sacaría de la cuadrícula, no te muevas y tira otra vez. Marca con un punto cada casilla por la que pases y cuenta cuántos movimientos reales hiciste hasta marcarlas todas.

Después haz el recorrido «con mapa»: de izquierda a derecha en la primera fila, baja una casilla, de derecha a izquierda en la segunda, y así sucesivamente. Con 25 casillas y la de salida ya marcada, necesitas exactamente 24 movimientos. Compara. Repite el dado varias veces y verás que el número cambia mucho de una vez a otra. Eso sí: es un juego muy simplificado, no mide cómo funciona un Roomba de verdad, que es bastante más complejo.

Fuentes

Usamos un informe académico, un comunicado de la propia empresa, una revista técnica y la descripción de un museo; el dato del Trilobite se apoya en una fuente secundaria. Qué parte leímos de cada una se indica abajo.

  1. Universidad de Stanford, AI100 (informe de 2016, con anotaciones de 2021), «Vacuum Cleaners» https://ai100.stanford.edu/2016-report/section-ii-ai-domain/homeservice-robots/vacuum-cleaners/with-2021-annotations (Primer robot doméstico comercial, 512 bytes del Roomba, evolución posterior y VSLAM; en inglés; leído en la página completa.)
  2. Wikipedia, «Electrolux Trilobite» https://en.wikipedia.org/wiki/Electrolux_Trilobite (Ultrasonido, mapa de habitaciones, recarga automática y precio de unos 1500 dólares; fuente secundaria en inglés, leída solo en parte. No pudimos leer la ficha del museo sueco Röhsska, que solo mostraba datos básicos, así que estas descripciones están sin contrastar con un museo y las damos como descripción, no como medida de rendimiento.)
  3. Smithsonian, Museo Nacional de Historia Estadounidense, «Roomba Robot Vacuum Cleaner» https://www.americanhistory.si.edu/collections/search/object/nmah_1448432 (Roomba de primera generación, en el mercado desde 2002; en inglés. La página bloqueó el acceso y solo pudimos leer el fragmento que muestra el buscador, así que no usamos de ahí detalles sobre cómo se movía.)
  4. iRobot, comunicado de prensa del 16 de septiembre de 2015 https://media.irobot.com/2015-09-16-iRobot-Enters-the-Smart-Home-with-Roomba-980-Vacuum-Cleaning-Robot (Presentación del Roomba 980 y su navegación con localización visual; en inglés; es un texto de la propia empresa y se leyó solo el comienzo.)
  5. eeNews Europe, «Robot vacuum cleaner gets smarter» https://www.eenewseurope.com/en/robot-vacuum-cleaner-gets-smarter/ (vSLAM con cámara de baja resolución, precio inicial y países de lanzamiento; en inglés; leído casi completo.)