Robots de enjambre de cuatro patas

Los comportamientos colectivos de hormigas, abejas y pájaros para resolver problemas y superar obstáculos es algo que los investigadores han desarrollado en robótica aérea y submarina. Sin embargo, el desarrollo de robots de enjambre a pequeña escala con la capacidad de atravesar terrenos complejos presenta un conjunto único de desafíos. Los investigadores han construido robots de varias patas capaces de maniobrar en entornos desafiantes y realizar tareas difíciles de forma colectiva, imitando a sus contrapartes del mundo natural.

Los robots con patas pueden navegar en entornos desafiantes, como terrenos irregulares y espacios reducidos, y el uso de las extremidades ofrece un soporte corporal efectivo, permite una maniobrabilidad rápida y facilita el cruce de obstáculos. Sin embargo, los robots con patas enfrentan desafíos de movilidad únicos en entornos terrestres, lo que resulta en un rendimiento locomotor reducido.

Lea una sesión de preguntas y respuestas con el investigador

En una breve sesión de preguntas y respuestas con Tech Briefs, la profesora Yasemin Ozkan-Aydin explica lo que pueden hacer los enjambres una vez que se avanza en las funciones.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que una conexión física entre robots individuales podría mejorar la movilidad de un sistema colectivo con patas terrestres. Los robots individuales realizaban tareas simples o pequeñas, como moverse sobre una superficie lisa o transportar un objeto liviano, pero si la tarea estaba más allá de la capacidad de la unidad individual, los robots se conectaban físicamente entre sí para formar un sistema más grande de varias patas y superar colectivamente. problemas.

Usando una impresora 3D, el equipo construyó robots de cuatro patas que medían aproximadamente de 6 a 8 pulgadas de largo. Cada uno estaba equipado con una batería de polímero de litio, un microcontrolador y tres sensores:un sensor de luz en la parte delantera y dos sensores táctiles magnéticos en la parte delantera y trasera, lo que permitía que los robots se conectaran entre sí. Cuatro patas flexibles redujeron la necesidad de sensores y piezas adicionales y dieron a los robots un nivel de inteligencia mecánica que ayudó al interactuar con terreno irregular o irregular.

Después de imprimir cada robot, se construyeron y probaron sobre pasto, mantillo, hojas y bellotas. Se realizaron experimentos en terreno plano sobre tableros de partículas y se construyeron escaleras con espuma aislante. Los robots también se probaron sobre alfombras de pelo largo y se pegaron bloques de madera rectangulares a tableros de partículas para que sirvieran como terreno accidentado. Cuando una unidad individual se atascaba, se enviaba una señal a robots adicionales que se conectaban entre sí para brindar apoyo para atravesar obstáculos con éxito mientras trabajaban en conjunto.

El trabajo informará el diseño de enjambres de patas de bajo costo que puedan adaptarse a situaciones imprevistas y realizar tareas cooperativas del mundo real, como operaciones de búsqueda y rescate, transporte colectivo de objetos, exploración espacial y monitoreo ambiental. La investigación se centrará en mejorar las capacidades de control, detección y potencia del sistema, que son esenciales para la locomoción y la resolución de problemas en el mundo real.

Para los sistemas de enjambre funcionales, la tecnología de la batería debe mejorarse. Se necesitan baterías pequeñas que puedan proporcionar más energía, idealmente con una duración de más de 10 horas. De lo contrario, usar este tipo de sistema en el mundo real no es sostenible. Las limitaciones adicionales incluyen la necesidad de más sensores y motores más potentes mientras se mantiene pequeño el tamaño de los robots.