Estos pies flexibles ayudan a los robots a caminar más rápido

 

Estos pies flexibles ayudan a los robots a caminar más rápido
Un robot de seis patas listo para usar equipado con los pies diseñados por los ingenieros de UC San Diego puede caminar hasta un 40 por ciento más rápido que cuando no está equipado con los pies. Crédito: Universidad de California San Diego

Los robotistas de la Universidad de California en San Diego han desarrollado pies flexibles que pueden ayudar a los robots a caminar hasta un 40 por ciento más rápido en terrenos irregulares como piedras y astillas de madera. El trabajo tiene aplicaciones para misiones de búsqueda y rescate, así como la exploración espacial.

«Los robots deben poder caminar de manera rápida y eficiente en terreno natural y desigual para que puedan ir a donde sea que los humanos puedan ir, pero tal vez no deberían», dijo Emily Lathrop, primera autora del documento y doctora. estudiante en la Escuela de Ingeniería Jacobs en UC San Diego.

Los investigadores presentarán sus hallazgos en la conferencia RoboSoft que tiene lugar prácticamente del 15 de mayo al 15 de julio de 2020.

«Por lo general, los robots solo pueden controlar el movimiento en articulaciones específicas», dijo Michael T. Tolley, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UC San Diego y autor principal del artículo. «En este trabajo, demostramos que un robot que puede controlar la rigidez y, por lo tanto, la forma de sus pies, supera los diseños tradicionales y puede adaptarse a una amplia variedad de terrenos».

Los pies son esferas flexibles hechas de una membrana de látex llena de posos de café. Las estructuras inspiradas en la naturaleza, como las raíces de las plantas, y en soluciones hechas por el hombre, como las pilas que se introducen en el suelo para estabilizar las pendientes, están incrustadas en los posos de café.

Los pies permiten que los robots caminen más rápido y se agarren mejor debido a un mecanismo llamado bloqueo granular que permite que los medios granulares, en este caso el café molido, vayan y vengan entre comportarse como un sólido y comportarse como un líquido. Cuando los pies tocan el suelo, se reafirman, se ajustan al suelo debajo y proporcionan una base sólida. Luego se desatascan y se aflojan cuando hacen la transición entre los pasos. Las estructuras de soporte ayudan a que los pies flexibles permanezcan rígidos mientras están atascados.

Es la primera vez que tales pies se prueban en terrenos irregulares, como grava y astillas de madera.

Los pies se instalaron en un robot hexápodo comercialmente disponible. Los investigadores diseñaron y construyeron un sistema a bordo que puede generar presión negativa para controlar el atasco de los pies, así como presión positiva para desatascar los pies entre cada paso. Como resultado, los pies pueden atascarse activamente, con una bomba de vacío que elimina el aire entre los posos de café y endurece el pie. Pero los pies también pueden atascarse pasivamente, cuando el peso del robot empuja el aire hacia afuera entre los granos de café, lo que hace que se endurezcan.

Estos pies flexibles ayudan a los robots a caminar más rápido
El pie robótico suave se adapta a las superficies sobre las que pisa, permitiendo que el robot camine más rápido. Crédito: Universidad de California San Diego

Los investigadores probaron el robot caminando sobre terreno plano, astillas de madera y guijarros, con y sin los pies. Descubrieron que los pies de bloqueo pasivos funcionan mejor en terreno plano, pero los pies de bloqueo activos funcionan mejor en rocas sueltas. Los pies también ayudaron a las piernas del robot a agarrar mejor el suelo, aumentando su velocidad. Las mejoras fueron particularmente significativas cuando el robot caminó por terreno inclinado y desigual.

«El mundo natural está lleno de terrenos desafiantes para los robots que caminan: sustratos resbaladizos, rocosos y blandos hacen que caminar sea complicado», dijo Nick Gravish, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UC San Diego y coautor del estudio. «Los pies que pueden adaptarse a estos diferentes tipos de terreno pueden ayudar a los robots a mejorar la movilidad».

En un artículo complementario escrito por Tolley y Gravish con Ph.D. estudiante Shivan Chopra como primer autor, los investigadores cuantificaron exactamente cuánta mejora generó cada pie. Por ejemplo, el pie redujo en un 62 por ciento la profundidad de penetración en la arena al impactar; y redujo en un 98 por ciento la fuerza requerida para sacar el pie en comparación con un pie completamente rígido.

Los siguientes pasos incluyen la incorporación de sensores blandos en la parte inferior de los pies para permitir que un tablero de control electrónico identifique qué tipo de tierra está a punto de pisar el robot y si los pies deben atascarse de manera activa o pasiva.

Los investigadores también seguirán trabajando para mejorar los algoritmos de diseño y control para hacer que los pies sean más eficientes.

 


Proporcionado por
Universidad de California – San Diego

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