Robot inspirado en ratas promete capacidades de inspección ágiles

Los robots con patas son muy prometedores para 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 tamaño pequeño capaz de realizar múltiples movimientos y transportar cargas. En este caso, las ratas que viven en cuevas han atraído gran atención debido a su agilidad y adaptabilidad inigualables. Se han hecho muchos esfuerzos intentando imitar la morfología o características de movimiento de las ratas.

Recientemente, un equipo liderado por Prof. Qing Shi del Beijing Institute of Technology, China, ha desarrollado una nueva rata robótica llamada SQuRo (small-size quadruped robotic rat).

El equipo de Prof. Shi ha desarrollado robots que pueden reproducir su movimiento o comportamiento. A través de diseño bio-inspirado, desarrollaron una rata robótica con ruedas capaz de múltiples comportamientos tipo 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 agilidad inigualable. Para copiar la agilidad del movimiento, el equipo hizo uso completo de la morfología y características de movimiento de ratas moviéndose en cuevas. El equipo primero extrajo las articulaciones clave de movimiento (KMJs) de las ratas y completó la configuración de (grados de libertad) DOF. Específicamente, diseñaron 2 DOFs en cada extremidad para reproducir el movimiento de la extremidad, 2 DOFs en cintura y 2 DOFs en cabeza para replicar el movimiento flexible de la columna vertebral. 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. Para este fin, el equipo propuso un controlador open-loop jerárquico para lograr movimiento multimodal similar al de las ratas. El marco de control consiste principalmente en tres capas: 1) un planificador multi-movimiento con cuatro modos de movimiento básicos y estableció una relación directa entre la variable de control y fuerzas de reacción del suelo (GRFs); 2) optimización de parámetros considerando estabilidad y límites de actuación; 3) generación de trayectoria de cada articulación. El marco de control hace posibles movimientos ágiles y transiciones rápidas.

Debido a la estructura flexible biomimética y control de movimiento multimodal, SQuRo puede realizar varios movimientos, como agacharse-ponerse de pie, caminar, gatear y girar, y puede recuperarse tras caídas controlando sus extremidades y partes cervicales para ajustar apropiadamente su centro de masa (CoM). Además, a través de tests de campo, SQuRo pasó exitosamente por un pasaje estrecho irregular (ancho interno de 90 mm), cruzó un obstáculo de 30 mm de altura, y logró locomoción estable en una pendiente con inclinación de 15°, lo que demuestra su potencial aplicación a tareas de inspección dentro de espacios estrechos.

Comparado con robots cuadrúpedos state-of-the-art de escala similar, el nuevo SQuRo tiene un cuerpo relativamente más alargado, delgado y menor peso. El radio mínimo de giro de 0.48 longitud de cuerpo es mucho menor comparado con otros robots. Además, SQuRo puede lograr locomoción estable incluso tras cargar una carga igual al 91 por ciento de su propio peso, lo que demuestra su capacidad superior de carga comparado con robots cuadrúpedos pequeños. Estas capacidades permiten a SQuRo pasar ágilmente por espacios estrechos y terrenos accidentados y realizar tareas, como detección o transporte en escenarios relevantes.

Para más información, contacte a Ruoxi Tian, IEEE Transactions on Robotics, en This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..