Este robot cucaracha se voltea con alas inspiradas en insectos.

Durante los últimos años, hemos seguido de cerca el desarrollo de las cucarachas robot. Según su perspectiva, son buenas noticias o malas noticias que parecen estar propagándose. Como entre graduados de la casa original de la cucaracha robot en UC Berkeley, que están llevando su investigación de robot cucaracha por todas partes.

Foto: Terradynamics Lab/JHU
 

Chen Li fue investigador del laboratorio de Berkeley  de Poly-PEDAL y biomiméticos Millisystems Lab, donde le dio pequeñas patas a los robots inspirado en las carcazas de cucaracha para ayudarles a empujar a través de obstáculos. Li ahora tiene su propio laboratorio en la Universidad de Johns Hopkins: el laboratorio de Terradynamics estudios de "Ciencias del movimiento en la interfase de la física, biología y robótica". En el 2016 en IROS, presentó una ponencia demostrando un nuevo truco para las patas de los robots con las carcazas: dinámica terrestre autoadrizables,o tirando sobre el uso de cubiertas con alas como un insecto real.

De la anterior investigación de Li sobre pequeños robots con patas con conchas redondeadas demostraron que las cáscaras ayudaron a los robots a través de cursos de obstáculo, pero debido a la forma de las conchas, si los robots se voltean boca abajo, se quedan atascados de esa manera. Las cucarachas reales no tienen este problema, porque son capaces de utilizar sus alas a la derecha ellas mismos. Cortando la concha por la mitad y agregando algunos actuadores, Li le dio a sus robots la misma capacidad:

En orden para que funcione, el robot tiene que ser bastante agresivo, rápidamente abrir sus alas tan amplia como sea posible. Curiosamente, los experimentos también demostraron eso si tu robot está cansado (es decir, baja en la batería), aún tienes una probabilidad razonable de una vuelta exitosa incluso en magnitudes de apertura baja mientras abres las alas asimétricas.

 

Para más detalles, se contactó al profesor Li via correo electrónico:

- ¿Por qué  este método de self-righting es mejor que otros métodos de self-righting para pequeños robots?

Chen Li: Una singularidad importante de nuestro estudio es que las alas están diseñadas directamente modificando la carcasa anterior que ayuda a atravesar obstáculos y con la futura integración en la mente por lo que podemos "cambiar la morfología" del cuerpo abriendo y cerrando las alas. Esto le permitiría realizar múltiples funciones locomotrices y capacidades, incluyendo salto de obstáculo vía racionalización de terradynamic y self-righting. Mi laboratorio de JHU está trabajando en esta integración de capacidades de múltiples funciones.

 

Además, el alado self-righting es dinámico, por ejemplo, con gran energía cinética para vencer las barreras potenciales. Esto puede ofrecer un mayor rendimiento (mayor probabilidad de éxito y más rápido) que cambian más mecanismos de adrizamiento que utilizan de forma cuasi-estática, centro de masa cambiante rotación pasiva (ser inestable al revés), o uno mismo-reassembly.

Nuestros experimentos sistemáticos depende también del rendimiento de adrizamiento alado descubierto a la apertura de magnitud, velocidad, asimetría y a la forma, para que podamos usar estas relaciones cuantitativas como principios para controlar la actuación de ala y diseñar formas apropiadas a la garantia de corregir y lograr el rendimiento deseado, en comparación con la mayoría de corregir mecanismos que todavía no tienen tales principios.

 

- ¿Cuándo cree que podremos construir un robot con capacidades similares a una cucaracha (siendo capaz de correr, volar y escalar)?

- Creo que esto tomará bastante tiempo. La comunidad científica de robótica móvil está empezando a trabajar para robots que  realmente hacen múltiples funciones en ambientes complejos dinámicos. De locomoción terrestre, es particularmente difícil, ya que estamos en falta de modelos de interacción avanzada del aparato locomotor de terreno análogos a aerodinámica e hidrodinámica. Se trata de una nueva área de investigación que mi laboratorio está centrado en y con la esperanza de contribuir.

Aparte de estos principios científicos que todavía tenemos que descubrir, hay también muchos problemas de ingeniería que quedan por resolver, tales como limitaciones de energía y materiales y mecanismos son tan robusto y resistente como los de animales.

- ¿Que es lo siguiente en que están trabajando?

- A lo largo de las líneas de esta investigación, mi laboratorio está trabajando en la integración de las alas y las cáscaras para activar múltiples funciones de locomoción (por ejemplo, primero mantener las alas cerradas como cáscaras de salto de obstáculo, entonces, cuando se hayan dado vuelta ,se abren para dynamic self-righting). También estamos desarrollando un robot self-righting alado más robusto como un físico modelo a seguir estudiando la física dinámica self-righting.

Más en general, mi laboratorio trata de desarrollar nuevas herramientas experimentales y modelos teóricos para mejor entendimiento de la mecánica del aparato locomotor  interacción del terreno con animales y robots en el mundo real y usan tal conocimiento para guiar el diseño y control de robots terrestres. Llamamos a esto el nuevo campo de "terradynamics", similar a aero e hidrodinámica que ayudan a avanza en el diseño de los robots aéreos y acuáticos.