Robot ágil parecido a una rata podría algún día realizar inspecciones

Los robots con patas son muy prometedores para su uso en aplicaciones del mundo real, pero su operación en espacios estrechos sigue siendo un desafío. Una solución para mejorar su adaptabilidad ambiental es diseñar un robot biomimético de pequeño tamaño capaz de realizar múltiples movimientos y transportar cargas útiles. En este caso, las ratas que viven en cuevas han llamado mucho la atención por su inigualable agilidad y adaptabilidad. Se han realizado muchos esfuerzos para intentar imitar la morfología o las características de movimiento de las ratas.

Recientemente, un equipo dirigido por el profesor Qing Shi del Instituto de Tecnología de Beijing, China, ha desarrollado una nueva rata robótica llamada SQuRo (rata robótica cuadrúpeda de tamaño pequeño).

El equipo del profesor Shi ha desarrollado robots que pueden reproducir su movimiento o comportamiento. A través de un diseño bioinspirado, han desarrollado una rata robótica con ruedas capaz de múltiples comportamientos similares a los de una rata. Recientemente, reemplazaron las ruedas con patas para mejorar aún más la agilidad del movimiento. En este estudio, publicado en la revista IEEE Transactions on Robotics, Los resultados experimentales revelaron que el robot con patas SQuRo es capaz de imitar el movimiento de ratas reales dentro de espacios estrechos.

Las ratas pueden adaptarse a espacios estrechos debido a su cuerpo alargado y delgado y su agilidad sin igual. Para copiar la agilidad del movimiento, el equipo aprovechó al máximo la morfología y las características de movimiento de las ratas que se mueven en cuevas. El equipo primero extrajo las articulaciones de movimiento clave (KMJ) de las ratas y completó la configuración DOF (grado de libertad). Específicamente, diseñaron 2 DOF en cada extremidad para reproducir el movimiento de las extremidades, 2 DOF en la cintura y 2 DOF en la cabeza para replicar el movimiento flexible de la columna. Beneficiándose de una columna vertebral larga y flexible, SQuRo puede doblar su cuerpo y girar rápidamente.

Además de copiar la morfología de las ratas, una rata robótica también presenta las características de locomoción de las ratas. Con este fin, el equipo propuso un controlador jerárquico de bucle abierto para lograr un movimiento multimodal similar al de las ratas. El marco de control consta principalmente de tres capas:1) un planificador de movimiento múltiple con cuatro modos de movimiento básicos y estableció una relación directa entre la variable de control y las fuerzas de reacción del suelo (GRF); 2) optimización de parámetros considerando los límites de estabilidad y actuación; 3) generación de trayectoria de cada articulación. El marco de control hace posible movimientos ágiles y transiciones rápidas.

Debido a la estructura flexible biomimética y al control de movimiento multimodal, SQuRo puede realizar varios movimientos, como agacharse para pararse, caminar, gatear y girar, y puede recuperarse después de una caída controlando sus extremidades y partes cervicales para ajustar adecuadamente su centro de masa (CoM). Además, a través de pruebas de campo, SQuRo pasó con éxito a través de un pasaje angosto e irregular (ancho interior de 90 mm), cruzó un obstáculo con una altura de 30 mm y logró una locomoción estable en una pendiente con una inclinación de 15°, lo que demuestra su potencial. aplicación a tareas de inspección dentro de espacios estrechos.

En comparación con los robots cuadrúpedos de última generación de una escala similar, el SQuRo recientemente desarrollado tiene un cuerpo relativamente más alargado, más delgado y un peso más pequeño. El radio de giro mínimo de 0,48 de la longitud del cuerpo es mucho menor en comparación con el de otros robots. Además, SQuRo puede lograr una locomoción constante incluso después de transportar una carga equivalente al 91 por ciento de su propio peso, lo que demuestra su superior capacidad de transporte de carga útil en comparación con los robots cuadrúpedos de tamaño pequeño. Estas capacidades permiten a SQuRo pasar ágilmente a través de espacios estrechos y terrenos accidentados y realizar tareas, como detección o transporte en escenarios relevantes.

Para obtener más información, comuníquese con Ruoxi Tian, ​​IEEE Transactions on Robotics, en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para poder verla.