Robot miriápodo (A) y mecanismo de flexibilidad variable del eje del cuerpo (B. Vista frontal, C. Vista superior, D. Diagrama de vista superior). Fuente: 2023, Aoi et al., Robótica blanda
Investigadores del Departamento de Ciencias Mecánicas y Bioingeniería de la Universidad de Osaka han inventado un nuevo tipo de robot andante que utiliza la inestabilidad dinámica para navegar. Al variar la flexibilidad de los acoplamientos, se puede hacer que el robot gire sin necesidad de sistemas de control computacional complejos. Este trabajo podría ayudar a crear robots de rescate capaces de atravesar terrenos irregulares.
La mayoría de los animales en la Tierra han desarrollado un robusto sistema de locomoción de patas que les otorga un alto grado de movilidad en una amplia gama de entornos. De manera un tanto decepcionante, los ingenieros que han tratado de replicar este enfoque a menudo han encontrado que los robots con piernas son sorprendentemente frágiles. La falla de incluso una pierna debido al estrés repetido puede limitar severamente la capacidad de funcionamiento de estos robots.
Además, controlar una gran cantidad de articulaciones para que el robot navegue en entornos complejos requiere mucha potencia informática. Las mejoras en este proyecto serían extremadamente útiles para construir robots autónomos o semiautónomos que pudieran actuar como vehículos de exploración o rescate y entrar en áreas peligrosas.
Ahora, investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un robot biomimético llamado “myriápodo” que aprovecha la inestabilidad natural que puede transformar un paso recto en un movimiento de arco. En un estudio publicado recientemente en robótica suave, investigadores de la Universidad de Osaka describen su robot, que consta de seis segmentos (con dos patas conectadas a cada segmento) y articulaciones flexibles. Con un tornillo ajustable, la flexibilidad de los embragues se puede modificar con los motores durante el movimiento de la marcha.
Los investigadores demostraron que el aumento de la flexibilidad de las articulaciones condujo a una situación llamada “bifurcación en horquilla”, en la que una marcha recta se vuelve inestable. En cambio, el robot procede a caminar en un patrón curvo, ya sea hacia la derecha o hacia la izquierda. Por lo general, los ingenieros tratarían de evitar la creación de inestabilidad. Sin embargo, su uso controlado puede proporcionar una maniobrabilidad eficiente.
“Nos inspiramos en la capacidad de algunos insectos extremadamente ágiles para controlar la inestabilidad dinámica en su propio movimiento para inducir cambios rápidos en el movimiento”, dice Shinya Aoi, autor del estudio. Dado que este enfoque no controla directamente el movimiento del eje del cuerpo, sino que controla la flexibilidad, puede reducir significativamente tanto la complejidad computacional como los requisitos de energía.
Patrones de marcha estables e inestables en función de la flexibilidad del eje del cuerpo. Fuente: 2023, Aoi et al., Robótica blanda
El equipo probó la capacidad del robot para llegar a lugares específicos y descubrió que podía navegar por caminos curvos hacia los objetivos. “Podemos prever aplicaciones en muchos escenarios diferentes, como búsqueda y rescate, trabajo en entornos peligrosos o exploración de otros planetas”, dice Mau Adachi, otro autor del estudio. Las versiones futuras pueden incluir segmentos y controles adicionales.
Más información:
Shinya Aoi et al., Locomoción de robot miriápodo maniobrable y eficiente con flexibilidad de eje corporal variable a través de inestabilidad y bifurcación, Robótica blanda (2023). DOI: 10.1089/soro.2022.0177