El robot accionado por aire no necesita componentes electrónicos

Los ingenieros han creado un robot blando de cuatro patas que no necesita ninguna electrónica para funcionar. El robot solo necesita una fuente constante de aire a presión para todas sus funciones, incluidos sus controles y sistemas de locomoción. Las aplicaciones incluyen robots que pueden operar en entornos donde la electrónica no puede funcionar, como máquinas de resonancia magnética o pozos de minas. Los robots blandos son de particular interés porque se adaptan fácilmente a su entorno y funcionan de forma segura cerca de los humanos.

La mayoría de los robots blandos funcionan con aire a presión y están controlados por circuitos electrónicos. Pero este enfoque requiere componentes complejos como placas de circuitos, válvulas y bombas, a menudo fuera del cuerpo del robot. Estos componentes, que constituyen el cerebro y el sistema nervioso del robot, suelen ser voluminosos y caros. Por el contrario, el nuevo robot está controlado por un sistema de circuitos neumáticos ligero y de bajo coste, formado por tubos y válvulas blandas a bordo del propio robot. El robot puede caminar por orden o en respuesta a las señales que detecta del entorno.

Lea una sesión de preguntas y respuestas con el investigador

Dylan Drotman, ingeniero de UCSD, le dice a Tech Briefs dónde se puede usar este tipo de robot y cómo puede potencialmente hacer mucho más que caminar.

El poder computacional del robot imita aproximadamente los reflejos de los mamíferos que son impulsados ​​por una respuesta neuronal de la columna vertebral en lugar del cerebro. El equipo se inspiró en los circuitos neuronales que se encuentran en los animales, llamados generadores de patrones centrales, hechos de elementos muy simples que pueden generar patrones rítmicos para controlar movimientos como caminar y correr. Para imitar las funciones de los generadores, el equipo construyó un sistema de válvulas que actúan como osciladores, controlando el orden en que el aire presurizado ingresa a los músculos accionados por aire en las cuatro extremidades del robot. Los investigadores construyeron un componente que coordina la marcha del robot al retrasar la inyección de aire en las piernas del robot. El modo de andar del robot se inspiró en las tortugas de cuello lateral.

El robot también está equipado con sensores mecánicos simples:pequeñas burbujas suaves llenas de líquido colocadas al final de los brazos que sobresalen del cuerpo del robot. Cuando se presionan las burbujas, el fluido voltea una válvula en el robot que hace que cambie de dirección. El robot está equipado con tres válvulas que actúan como inversores que provocan que un estado de alta presión se propague por el circuito alimentado por aire, con un retraso en cada inversor.

Cada una de las cuatro patas del robot tiene tres grados de libertad accionadas por tres músculos. Las patas están inclinadas hacia abajo a 45 grados y se componen de tres cámaras cilíndricas neumáticas conectadas en paralelo con fuelles. Cuando se presuriza una cámara, la extremidad se dobla en la dirección opuesta. Como resultado, las tres cámaras de cada miembro proporcionan la flexión multieje necesaria para caminar. Los investigadores emparejaron las cámaras de cada pierna en diagonal entre sí, simplificando el problema de control.

Una válvula suave cambia la dirección de rotación de las extremidades entre la izquierda y la derecha. Esa válvula actúa como lo que se conoce como un interruptor de dos polos y dos tiros con enganche:un interruptor con dos entradas y cuatro salidas, por lo que cada entrada tiene dos salidas correspondientes a las que está conectada. Ese mecanismo es un poco como tomar dos nervios e intercambiar sus conexiones en el cerebro.

Los investigadores quieren mejorar la forma de andar del robot para que pueda caminar sobre terreno natural y superficies irregulares, permitiéndole navegar sobre una variedad de obstáculos. Esto requeriría una red de sensores más sofisticada y un sistema neumático más complejo. El equipo también analizará cómo podría usarse la tecnología para crear robots que estén controlados en parte por circuitos neumáticos para algunas funciones, como caminar, mientras que los circuitos electrónicos tradicionales manejan funciones superiores.