Robots Enjambre de Cuatro Patas Avanzados para Navegación en Terreno Complejo

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. Desarrollar robots de enjambre a pequeña escala con la capacidad de atravesar terreno complejo, sin embargo, viene con un conjunto único de desafíos. Los investigadores han construido robots multi-patas capaces de maniobrar en entornos desafiantes y lograr tareas difíciles colectivamente, imitando a sus contrapartes del mundo natural.

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

Lea una Preguntas y Respuestas con el Investigador

En una breve P&R con Tech Briefs, la Prof. Yasemin Ozkan-Aydin explica qué pueden hacer los enjambres una vez que las características se avanzan.

Los investigadores hipotizaron que una conexión física entre robots individuales podría mejorar la movilidad de un sistema colectivo terrestre con patas. Los robots individuales realizaban tareas simples o pequeñas como moverse sobre una superficie lisa o transportar un objeto ligero, 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 multi-patas más grande y superar colectivamente los problemas.

Usando una impresora 3D, el equipo construyó robots de cuatro patas midiendo aproximadamente 6 a 8 pulgadas de largo. Cada uno estaba equipado con una batería de polímero de litio, microcontrolador y tres sensores —un sensor de luz al frente y dos sensores magnéticos táctiles al frente y atrás, permitiendo que los robots se conecten 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 rugoso o irregular.

Después de imprimir cada robot, fueron construidos y probados sobre césped, mantillo, hojas y bellotas. Experimentos en suelo plano se realizaron sobre tablero de partículas, y se construyeron escaleras usando espuma de aislamiento. Los robots también fueron probados sobre alfombra de pelo largo y bloques de madera rectangulares pegados a tablero de partículas para servir como terreno accidentado. Cuando una unidad individual se atascaba, se enviaba una señal a robots adicionales que se enlazaban para proporcionar soporte y atravesar obstáculos con éxito mientras trabajaban colectivamente.

El trabajo informará el diseño de enjambres con patas de bajo costo que pueden 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 el control, la detección y las capacidades de energía del sistema, que son esenciales para la locomoción y resolución de problemas del mundo real.

Para sistemas de enjambre funcionales, la tecnología de baterías necesita mejorarse. Se necesitan baterías pequeñas que puedan proporcionar más energía, idealmente durando más de 10 horas. De lo contrario, usar este tipo de sistema en el mundo real no es sostenible. Limitaciones adicionales incluyen la necesidad de más sensores y motores más potentes manteniendo el tamaño de los robots pequeño.