Robóticos de UC Berkeley han diseñado un pequeño robot que salta en el aire y luego puede escalar una pared o realizar múltiples saltos verticales seguidos, dando como resultado la agilidad de salto vertical de robótica más alto jamás registrada.
Robot Salto. Crédito: Stephen McNally
La agilidad del robot abre nuevas vías de locomoción que no eran alcanzables previamente. Los investigadores esperan que un día este robot y otros robots verticalmente ágiles pueden utilizarse para saltar alrededor de escombros en misiones de búsqueda y rescate.
Para construir el robot, conocido como Salto (para la locomoción saltatorial sobre los obstáculos del terreno), los ingenieros estudiaron verticalmente las más ágil criatura del reino animal el galago, que puede saltar cinco veces en sólo cuatro segundos para obtener una altura combinada de 8,5 metros (27,9 pies). El galago tiene una capacidad especial de almacenar energía en sus tendones por lo que puede saltar a alturas no alcanzables solo por sus músculos.
Para comparar la agilidad vertical de robots y animales, los investigadores desarrollaron una nueva métrica para medir agilidad vertical, definida como la altura que algo puede llegar con un solo salto en la gravedad de la tierra, multiplicada por la frecuencia en que el salto se puede hacer.
Para construir el robot, conocido como Salto (para la locomoción saltatorial sobre los obstáculos del terreno), los ingenieros estudiaron verticalmente las más ágil criatura del reino animal el galago, que puede saltar cinco veces en sólo cuatro segundos para obtener una altura combinada de 8,5 metros (27,9 pies). El galago tiene una capacidad especial de almacenar energía en sus tendones por lo que puede saltar a alturas no alcanzables solo por sus músculos.
Para comparar la agilidad vertical de robots y animales, los investigadores desarrollaron una nueva métrica para medir agilidad vertical, definida como la altura que algo puede llegar con un solo salto en la gravedad de la tierra, multiplicada por la frecuencia en que el salto se puede hacer.
La agilidad de salto vertical robotizada de Salto es 1,75 metros por segundo, que es mayor que la agilidad vertical del salto de una rana toro (1,71 metros por segundo) pero corto de la agilidad del salto vertical del galago (2.24). El robot con la segunda mayor agilidad vertical que mide el equipo es llamado Minitaur (1,1 m/s).
"Desarrollar una métrica para medir fácilmente la agilidad vertical fue clave para el diseño de Salto porque permitió hacer un ranking de animales por su agilidad saltando y luego identificar una especie de inspiración," dijo Duncan Haldane, candidato a doctor en robótica en UC Berkeley, quien dirigió el trabajo. Haldane es un estudiante en el laboratorio de biomiméticos Millisystems de Ronald Fearing, profesor de ingeniería eléctrica y Ciencias de la computación.
El trabajo se publicó el 6 de diciembre en la edición debut de la revista Science Robotics. La investigación fue apoyada por el laboratorio de investigación del ejército de Estados Unidos bajo el Micro Autonomous Systems and Technology Collaborative Technology Alliance y por la National Science Foundation.
El diseño de Salto se basa en la modulación de la energía utilizada por el galago. La modulación de potencia es una adaptación encontrada en los sistemas naturales (y diseñada en algunos sistemas de robótica) que aumenta la potencia máxima disponible para saltar almacenando energía muscular en los tendones elásticos.
"Desarrollar una métrica para medir fácilmente la agilidad vertical fue clave para el diseño de Salto porque permitió hacer un ranking de animales por su agilidad saltando y luego identificar una especie de inspiración," dijo Duncan Haldane, candidato a doctor en robótica en UC Berkeley, quien dirigió el trabajo. Haldane es un estudiante en el laboratorio de biomiméticos Millisystems de Ronald Fearing, profesor de ingeniería eléctrica y Ciencias de la computación.
El trabajo se publicó el 6 de diciembre en la edición debut de la revista Science Robotics. La investigación fue apoyada por el laboratorio de investigación del ejército de Estados Unidos bajo el Micro Autonomous Systems and Technology Collaborative Technology Alliance y por la National Science Foundation.
El diseño de Salto se basa en la modulación de la energía utilizada por el galago. La modulación de potencia es una adaptación encontrada en los sistemas naturales (y diseñada en algunos sistemas de robótica) que aumenta la potencia máxima disponible para saltar almacenando energía muscular en los tendones elásticos.
Duncan Haldane, un candidato a doctorado en robótica en UC Berkeley, quien dirigió la obra, tiene a Salto. Fotografía: Stephen McNally
El galago salta tan bien porque sus tendones están cargados de energía por los músculos cuando está en la posición de agachado. Adaptar este proceso a Salto había permitido su agilidad vertical alta, incluyendo el salto de pared. En Salto, un motor conduce al resorte, que se carga mediante un mecanismo de pierna para crear la clase de crouch en el galago. Mediante la modulación de potencia, Salto no necesita terminar antes de un salto; tan pronto como salta, Salto está listo para saltar otra vez.
Salto alcanzó 78 por ciento de la agilidad del salto vertical de un galago. Debido a límites de potencia del motor, el mejor robot sin ataduras antes de Salto tenía una agilidad de salto vertical de sólo 55 por ciento de un galago.
"Combinando principios biológicamente inspirados del diseño con la mejor tecnología de la ingeniería, emparejar el ágil desempeño de los animales quizás no esté tan lejos," afirma Fearing.
SALTO pesa 100 gramos (3.5 onzas), es de 26 cm (10,2 pulgadas) de altura cuando está totalmente extendido y puede saltar hasta un metro. La altura del salto máximo de Salto fue aproximadamente de 1,008 m (3,3 pies). Para el salto de pared, Salto logró una ganancia en altura media de aproximadamente 1,21 metros (3,97 pies). Otros robots pueden saltar más alto que Salto en un solo salto. Por ejemplo, TAUB, un robot saltando inspirado por el lucha contra la langosta, puede saltar a los 10,5 pies (3,2 metros) en un solo salto.
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