A este robot transformer le gustan los terrenos difíciles

Desde las cabras montesas que corren por paredes rocosas casi verticales hasta los armadillos que se enrollan formando una bola protectora, los animales han evolucionado para adaptarse sin esfuerzo a los cambios de su entorno.

Por el contrario, cuando un robot autónomo está programado para alcanzar un objetivo, cada variación en su ruta predeterminada presenta un desafío físico y computacional significativo.

Investigadores dirigidos por Josie Hughes en el Laboratorio CREATE de la Escuela de Ingeniería de la EPFL querían desarrollar un robot que pudiera atravesar diversos entornos con la misma destreza que los animales cambiando de forma sobre la marcha.

Con GOAT (Good Over All Terrains) han logrado exactamente eso y han creado un nuevo paradigma para la locomoción y el control robóticos en el proceso.

Gracias a su diseño flexible pero duradero, GOAT puede transformarse espontáneamente entre una forma de “rover” plana y una esfera mientras se mueve.

Esto le permite cambiar entre conducir, rodar e incluso nadar, todo mientras consume menos energía que un robot con extremidades o apéndices.

“Mientras que la mayoría de los robots calculan el camino más corto de A a B, GOAT considera la modalidad de viaje, así como el camino a seguir“, explica Hughes.

“Por ejemplo, en lugar de rodear un obstáculo como un arroyo, GOAT puede atravesarlo nadando en línea recta.

Si su camino es accidentado, puede rodar pasivamente cuesta abajo como una esfera para ahorrar tiempo y energía, y luego conducir activamente como un explorador cuando el rodar ya no sea beneficioso”.

Para diseñar su robot, el equipo de CREATE se inspiró en todo el reino animal, incluidas las arañas, los canguros, las cucarachas y los pulpos.

El enfoque bioinspirado del equipo condujo a un diseño que es altamente flexible, lo que significa que se adapta en respuesta a la interacción con su entorno, en lugar de permanecer rígido.

Esta flexibilidad significa que GOAT puede alterar activamente su forma para cambiar sus propiedades pasivas, que van desde ser más flexible en su configuración de explorador hasta ser más robusto como esfera.

Construido con materiales económicos, el sencillo armazón del robot está formado por dos varillas de fibra de vidrio elásticas que se entrecruzan, con cuatro ruedas motorizadas sin aro.

Dos cables accionados por cabrestante cambian la configuración del armazón, que finalmente se acorta como tendones para apretarlo firmemente hasta formar una bola.

La batería, el computador de a bordo y los sensores están contenidos en una carga útil que pesa hasta 2 kg y que está suspendida en el centro del armazón, donde está bien protegida en modo esfera, de forma muy similar a como un erizo protege su vientre.

Max Polzin, estudiante de doctorado del laboratorio CREATE, explica que la flexibilidad también permite a GOAT navegar con un equipo de detección mínimo.

Con solo un sistema de navegación por satélite y un dispositivo para medir la propia orientación del robot (unidad de medición inercial), GOAT no lleva cámaras a bordo: simplemente no necesita saber exactamente qué hay en su camino.

“La mayoría de los robots que se desplazan por terrenos extremos tienen muchos sensores para determinar el estado de cada motor, pero gracias a su capacidad de aprovechar su propia capacidad de adaptación, GOAT no necesita una detección compleja.

Puede aprovechar el entorno, incluso con un conocimiento muy limitado de él, para encontrar el mejor camino: el camino de menor resistencia”, afirma Polzin.

En el futuro, las líneas de investigación incluyen algoritmos mejorados para ayudar a explotar las capacidades únicas de los robots adaptables, así como la ampliación y reducción del diseño de GOAT para adaptarse a diferentes cargas útiles.

De cara al futuro, los investigadores ven muchas aplicaciones potenciales para su dispositivo, desde la monitorización medioambiental hasta la respuesta a desastres e incluso la exploración extraterrestre.

“Los robots como GOAT podrían desplegarse rápidamente en terrenos inexplorados con sistemas mínimos de percepción y planificación, lo que les permitiría convertir los desafíos ambientales en activos computacionales“, afirma Hughes.

“Al aprovechar una combinación de reconfiguración activa y adaptación pasiva, la próxima generación de robots adaptables podría incluso superar la versatilidad de la naturaleza“.

Fuente: Science Robotics