Robot blando sin ruedas se mueve con fiabilidad en todas las direcciones

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En las últimas décadas, los expertos en robótica han introducido una amplia gama de sistemas capaces de moverse en diversos entornos complejos, incluyendo diferentes terrenos, en tierra, aire e incluso agua.

Para desplazarse con seguridad en entornos dinámicos reales sin colisionar con humanos u objetos cercanos, la mayoría de los robots utilizan sensores y cámaras.

Investigadores de la Universidad de Tsinghua han desarrollado recientemente WHERE-Bot, un nuevo robot blando sin ruedas y evertible (es decir, un robot flexible que se mueve girando su estructura corporal al revés) que se mueve con seguridad en entornos no estructurados sin utilizar sensores para detectar obstáculos.

Este robot aprovecha su singular estructura de anillos helicoidales para moverse en todas las direcciones.

“Un día, mientras jugábamos con un juguete Slinky durante una reunión de laboratorio“, comentó Shuguang Li, autor principal del artículo “de repente, se nos ocurrió una nueva idea: ¿qué pasaría si conectáramos la cabeza y la cola del juguete de resorte?

Al unir sus dos extremos, el resorte podría girarse infinitamente de adentro hacia afuera, un movimiento que ahora llamamos ‘eversión’, presentando un fascinante flujo de color.

Esto despertó nuestra curiosidad sobre cómo se comportaría un anillo helicoidal de este tipo, quizás con algunas modificaciones estructurales, en diversos entornos: en el suelo, a lo largo de una tubería, bajo el agua, en la arena e incluso en el aire”.

Li y sus colegas se propusieron estudiar las propiedades estructurales y cinéticas básicas de los anillos helicoidales, estructuras circulares con forma de espiral, a la vez que intentaban comprender cómo se mueven en el suelo.

Esto finalmente los llevó a desarrollar WHERE-Bot, un robot basado en un anillo helicoidal que puede girarse de adentro hacia afuera, moviéndose de maneras sorprendentes.

“A simple vista, no se sabe adónde irá el robot“, explicó Siyuan Feng, autor principal del artículo.

“Al levantarlo, solo se ve un motor que gira el anillo helicoidal a lo largo de la circunferencia del eje.

Sin embargo, cuando el anillo toca el suelo, la distribución desequilibrada de la masa del robot induce una distribución asimétrica de la fricción, lo que lo impulsa a girar automáticamente y a moverse hacia el lado más pesado.

Esto resulta en un comportamiento orbital a lo largo de una trayectoria circular”.

Una característica única de WHERE-Bot es que sus capacidades de locomoción omnidireccional son inherentes a sus estructuras mecánicas.

Como resultado, puede navegar con fiabilidad en entornos impredecibles, sin depender de sensores para detectar objetos cercanos y planificar movimientos futuros.

“Transformamos con éxito un simple juguete de resorte en un robot móvil con propiedades cinemáticas excepcionales“, afirmó Li.

Al igual que un reptil de rápida reacción, cuando el robot se encuentra con un obstáculo, su resorte se invierte para ayudarlo a retroceder, garantizando un movimiento seguro y fiable sin atascarse.

Este ingenioso comportamiento no solo le permite explorar los límites de terrenos desconocidos, sino que también abre nuevas posibilidades prácticas.

El nuevo robot desarrollado por Li y sus colegas podría mejorarse pronto para ampliar sus capacidades y permitirle moverse en una mayor variedad de entornos.

En el futuro, podría tener una amplia gama de aplicaciones.

Por ejemplo, ayudar a los usuarios a inferir remotamente la forma de cuevas u otros entornos subterráneos, excavar terrenos arenosos para descubrir estructuras ocultas, inspeccionar tuberías e incluso diseñar nuevos autos de choque omnidireccionales u otros sistemas robóticos recreativos.

“En nuestras futuras investigaciones, planeamos centrarnos en mejorar tanto la robustez como la versatilidad de WHERE-Bot“, añadió Dengfeng Yan, uno de los coautores del artículo.

Actualmente, su resorte está hecho de plástico, que es propenso a romperse con una deformación significativa.

Tenemos la intención de explorar materiales más resistentes para construir una versión más duradera capaz de adaptarse a terrenos complejos.

Además, planeamos perfeccionar el diseño del robot integrando elementos funcionales, como revestimientos de alta fricción, hélices y púas, para investigar más a fondo y ampliar sus capacidades de movimiento en diversos entornos, como en tierra, a lo largo de una tubería, bajo el agua, en la arena e incluso en el aire.

Fuente: arXiv