Un robot humanoide es un robot cuya forma corporal, organización mecánica o capacidades están inspiradas en las del ser humano. Habitualmente posee un torso, una cabeza y extremidades articuladas que desempeñan funciones análogas a los brazos y las piernas humanas, aunque existen diseños que reproducen únicamente una parte del cuerpo. Muchos robots humanoides utilizan locomoción bípeda, mientras que otros combinan una parte superior antropomórfica con diferentes sistemas de locomoción.
La forma humanoide permite desarrollar máquinas capaces de desenvolverse en espacios, utilizar objetos y manejar herramientas concebidas originalmente para personas. Esta característica ha impulsado su investigación para aplicaciones en entornos industriales, asistencia personal, exploración espacial, respuesta ante desastres, investigación científica y servicios. Al mismo tiempo, reproducir las capacidades humanas plantea importantes problemas de ingeniería relacionados con el equilibrio, la locomoción, la manipulación, la percepción y el control.
Desde comienzos del siglo XXI, el desarrollo de sensores, actuadores, baterías, sistemas de control y aprendizaje automático ha permitido aumentar considerablemente las capacidades de estos robots. Durante la década de 2020 se produjo un nuevo impulso hacia el desarrollo de humanoides de propósito general destinados a realizar tareas en entornos diseñados para personas, especialmente fábricas y almacenes.
Características
No existe una única configuración mecánica para un robot humanoide. En términos generales, su diseño reproduce total o parcialmente la estructura cinemática del cuerpo humano. Un humanoide de cuerpo completo suele disponer de dos piernas para desplazarse, dos brazos para manipular objetos, un torso y una cabeza que puede alojar parte de sus sensores.
La semejanza con el cuerpo humano puede responder principalmente a razones funcionales. Edificios, escaleras, puertas, vehículos, herramientas, estanterías y puestos de trabajo han sido diseñados teniendo en cuenta las dimensiones y capacidades humanas. Un robot con una estructura corporal semejante puede, en principio, operar en esos entornos sin que estos tengan que ser modificados específicamente para la automatización.
La apariencia externa puede variar considerablemente. Algunos robots presentan únicamente una estructura funcional aproximadamente humana, mientras que otros incorporan cabeza, rostro u otros elementos antropomórficos destinados a facilitar la interacción. Los robots específicamente diseñados para imitar también la apariencia de una persona suelen denominarse androides.
Componentes y funcionamiento
Locomoción y equilibrio
La locomoción bípeda constituye uno de los principales problemas de la robótica humanoide. A diferencia de los robots con ruedas o de muchas plataformas con cuatro patas, un humanoide debe mantener continuamente su equilibrio mientras alterna los puntos de contacto de sus pies con el suelo.
Una aportación fundamental al desarrollo del campo fue el concepto de punto de momento cero (ZMP), desarrollado por Miomir Vukobratović y otros investigadores durante la década de 1960. El ZMP se convirtió posteriormente en una herramienta ampliamente utilizada para analizar y controlar la estabilidad de robots bípedos.
Los primeros sistemas realizaban movimientos relativamente lentos y planificados. El aumento de la potencia de cálculo, la mejora de los actuadores y el desarrollo de nuevos algoritmos de control han permitido progresivamente movimientos más dinámicos, incluyendo correr, saltar, recuperar el equilibrio después de perturbaciones y desplazarse por terrenos irregulares.
Actuadores
El movimiento se produce mediante actuadores situados en las articulaciones. Dependiendo del diseño pueden utilizarse motores eléctricos, sistemas hidráulicos u otras tecnologías. Los actuadores generan los pares necesarios para mover las piernas, brazos, manos, cuello y torso.
El número de movimientos independientes que puede realizar el robot se describe mediante sus grados de libertad. Un mayor número de articulaciones y grados de libertad permite reproducir movimientos humanos más complejos, pero también aumenta la dificultad del control, el consumo energético y la complejidad mecánica.
Los primeros modelos de Atlas, desarrollados por Boston Dynamics, empleaban accionamiento hidráulico. En 2024 la empresa presentó una nueva generación completamente eléctrica, concebida para avanzar desde la plataforma experimental hacia aplicaciones industriales.
Percepción
Para desenvolverse de forma autónoma, un robot humanoide necesita obtener información sobre su propio cuerpo y sobre el entorno. Para ello puede incorporar cámaras, sensores de profundidad, LIDAR, micrófonos, sensores táctiles, sensores de fuerza y par, acelerómetros y giróscopos.
Los sensores internos permiten estimar la posición y velocidad de las articulaciones y la orientación del cuerpo. Los sensores externos permiten reconocer personas y objetos, calcular distancias, detectar obstáculos y determinar las características del espacio circundante.
La combinación de información procedente de diferentes sensores, denominada fusión de sensores, permite construir una representación del entorno que puede utilizarse para planificar los movimientos del robot.
Manipulación
Los brazos y manos permiten que los robots humanoides interactúen físicamente con objetos. Las tareas de manipulación pueden comprender desde transportar una caja hasta manejar herramientas, abrir puertas, conectar elementos o manipular objetos pequeños.
La reproducción de la mano humana supone un desafío particularmente complejo debido a su gran número de articulaciones y a la precisión de sus movimientos. Por este motivo, algunos humanoides emplean manos antropomórficas con varios dedos, mientras que otros utilizan pinzas o efectores terminales más sencillos adaptados a determinadas tareas.
Control e inteligencia artificial
El sistema de control coordina la percepción, planificación y movimiento del robot. En los sistemas tradicionales muchas acciones se construyen mediante modelos matemáticos de la dinámica del robot, control de trayectoria y secuencias programadas.
El desarrollo del aprendizaje automático, el aprendizaje por refuerzo y los modelos de inteligencia artificial capaces de procesar información visual y lingüística ha ampliado las estrategias disponibles para controlar humanoides. Algunos sistemas experimentales combinan visión, lenguaje y acciones físicas con el objetivo de aprender tareas a partir de demostraciones, instrucciones o experiencia.
Esta integración entre inteligencia artificial y un cuerpo capaz de percibir y actuar en el mundo físico forma parte del campo conocido como inteligencia artificial incorporada o embodied intelligence.
Historia
Antecedentes
La idea de construir máquinas con forma humana es muy anterior a la robótica moderna. A lo largo de la historia se construyeron numerosos autómatas antropomórficos capaces de realizar movimientos predeterminados mediante mecanismos de relojería, sistemas hidráulicos o neumáticos. Entre los antecedentes históricos se encuentran los diseños de un caballero mecánico atribuidos a Leonardo da Vinci a finales del siglo XV.
Estos mecanismos carecían de los sistemas electrónicos de percepción y control que caracterizan a los robots modernos, pero establecieron una larga tradición de máquinas destinadas a reproducir movimientos o actividades humanas.
WABOT
Uno de los principales hitos de la robótica humanoide moderna fue el desarrollo de WABOT-1 en la Universidad de Waseda, Japón, bajo la dirección de Ichiro Kato. Completado en 1973, es considerado generalmente el primer robot humanoide de cuerpo completo.
WABOT-1 podía desplazarse sobre dos piernas, agarrar objetos y mantener formas sencillas de comunicación en japonés. Integraba sistemas de visión y audición y representó uno de los primeros intentos de combinar locomoción, manipulación y percepción dentro de una única máquina antropomórfica.
En 1984, Waseda presentó WABOT-2, diseñado como robot músico. Podía leer una partitura mediante una cámara y tocar un órgano electrónico, coordinando movimientos de manos y pies.
Desarrollo en Japón y ASIMO miniaturadeimagen|266x266px|ASIMO, en el Salón de Colección de Honda. A partir de 1986, Honda inició un programa de investigación destinado a desarrollar robots bípedos autónomos. Los primeros prototipos experimentales de la serie E se centraron en el desarrollo de la marcha, y posteriormente aparecieron los robots antropomórficos P1, P2 y P3.
En 1996 Honda presentó el P2, un humanoide autónomo de 182 cm y 210 kg que integraba dentro del torso sus ordenadores, baterías y sistemas de control. El P3, presentado al año siguiente, redujo considerablemente el tamaño y peso del sistema.
En noviembre de 2000 Honda presentó ASIMO, un robot de menor tamaño diseñado para desplazarse en espacios humanos, incluyendo escaleras y superficies inclinadas. Versiones posteriores incorporaron reconocimiento de posturas, gestos y rostros y capacidades de interacción con personas.
ASIMO tuvo una importante repercusión pública y científica y contribuyó a popularizar la investigación en robots humanoides fuera del ámbito especializado.
Robots para respuesta ante desastres
El accidente nuclear de Fukushima I de 2011 puso de manifiesto las dificultades que presentaban los robots existentes para realizar tareas complejas en instalaciones concebidas para seres humanos. Posteriormente, la agencia estadounidense DARPA organizó el DARPA Robotics Challenge, una competición destinada a impulsar robots capaces de operar en escenarios de desastre.
Las pruebas incluían conducir un vehículo, desplazarse por terreno irregular, retirar obstáculos, abrir puertas, utilizar herramientas y subir escaleras. La final se celebró en junio de 2015.
Entre las plataformas desarrolladas durante este periodo destacó Atlas, creado inicialmente por Boston Dynamics. El proyecto contribuyó al desarrollo de técnicas de locomoción, manipulación y autonomía aplicables posteriormente a otras generaciones de humanoides.
Expansión comercial
Durante la primera mitad de la década de 2020 aumentó considerablemente el número de empresas que desarrollaban robots humanoides destinados a aplicaciones comerciales. La Federación Internacional de Robótica señaló en 2025 que empresas de Estados Unidos, Europa y Asia estaban realizando importantes inversiones en este tipo de plataformas, mientras que China había establecido objetivos específicos para desarrollar su producción a gran escala.
Una parte importante de estos proyectos se orienta inicialmente hacia fábricas, almacenes y logística. Estos espacios ofrecen tareas repetitivas y relativamente estructuradas y, al mismo tiempo, contienen herramientas, estanterías y puestos de trabajo concebidos para trabajadores humanos.
Entre los humanoides desarrollados durante este periodo se encuentran Digit, de Agility Robotics; la nueva generación eléctrica de Atlas, de Boston Dynamics; Optimus, de Tesla; Figure 01 y Figure 02 de Figure AI; Apollo, de Apptronik; y H1 y G1 de Unitree Robotics.
La utilización de una configuración humanoide permite que algunos de estos robots sean introducidos en instalaciones existentes sin rediseñar completamente el espacio de trabajo. Digit, por ejemplo, ha sido concebido específicamente para operar en instalaciones industriales y logísticas diseñadas originalmente para personas.
Aplicaciones
Industria y logística
Una de las principales aplicaciones propuestas para los humanoides es la automatización flexible de tareas industriales. A diferencia de un robot industrial tradicional, instalado normalmente en una posición fija y especializado en una operación concreta, un humanoide móvil puede desplazarse entre diferentes puestos y utilizar elementos de una instalación diseñada para trabajadores humanos.