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Un equipo de investigadores estadounidenses ha desarrollado un enjambre
reconfigurable de robots idénticos de cuatro patas de bajo coste -con patas y
cola direccionalmente flexibles- que pueden enlazarse a demanda y de forma
autónoma.
"Los robots con patas pueden desplazarse por entornos
difíciles, como terrenos abruptos y espacios reducidos, y el uso de las
extremidades ofrece un apoyo corporal eficaz, permite una maniobrabilidad
rápida y facilita el cruce de obstáculos", explica el Dr. Yasemin Ozkan-Aydin,
ingeniero de robótica del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la
Universidad de Notre Dame y de la Facultad de Física del Instituto Tecnológico
de Georgia.
"Sin embargo, los robots con patas se enfrentan a retos
de movilidad únicos en entornos terrestres, lo que se traduce en un
rendimiento locomotor reducido".
Para el estudio, la Dra.
Ozkan-Aydin y su colega, el profesor Daniel Goldman del Instituto Tecnológico
de Georgia, plantearon la hipótesis de que una conexión física entre robots
individuales podría mejorar la movilidad de un sistema colectivo de patas
terrestres.
Los robots individuales realizaban tareas sencillas o
pequeñas, como desplazarse por una superficie lisa o transportar un objeto
ligero, pero si la tarea superaba la capacidad de la unidad individual, los
robots se conectaban físicamente entre sí para formar un sistema multipata más
grande y superar colectivamente los problemas.
"Cuando las hormigas
recogen o transportan objetos, si una de ellas se encuentra con un obstáculo,
el grupo trabaja colectivamente para superarlo", explica el Dr.
Ozkan-Aydin.
"Si hay un hueco en el camino, por ejemplo, formarán
un puente para que las otras hormigas puedan atravesarlo, y esa es la
inspiración de este estudio".
"Gracias a la robótica podemos
comprender mejor la dinámica y los comportamientos colectivos de estos
sistemas biológicos y explorar cómo podríamos utilizar este tipo de tecnología
en el futuro".
Utilizando una impresora 3D, los científicos
construyeron robots de cuatro patas que medían entre 15 y 20 cm de
longitud.
Cada uno estaba equipado con una batería de polímero de
litio, un microcontrolador y tres sensores: un sensor de luz en la parte
delantera y dos sensores táctiles magnéticos en la parte delantera y trasera,
que permitían a los robots conectarse entre sí.
Las cuatro patas
flexibles redujeron la necesidad de sensores y piezas adicionales y dotaron a
los robots de un nivel de inteligencia mecánica, lo que ayudó al interactuar
con terrenos accidentados o irregulares.
"No se necesitan sensores
adicionales para detectar obstáculos porque la flexibilidad de las patas ayuda
al robot a pasar por encima de ellos", dijo el Dr. Ozkan-Aydin.
"Pueden
comprobar si hay huecos en un camino, construyendo un puente con sus cuerpos;
mover objetos de forma individual; o conectarse para mover objetos de forma
colectiva en diferentes tipos de entornos, algo parecido a las hormigas".
Los investigadores probaron sus robots sobre hierba, mantillo, hojas y bellotas.
Los robots también se probaron sobre alfombras de pelusa y se pegaron bloques de madera rectangulares a tableros de partículas para que sirvieran de terreno abrupto.
Cuando una unidad individual se quedaba atascada, se enviaba una señal a otros robots, que se unían para proporcionar apoyo y atravesar con éxito los obstáculos mientras trabajaban colectivamente.
"Todavía hay que mejorar nuestro diseño", dijo el Dr. Ozkan-Aydin.
"Pero esperamos que los hallazgos sirvan de base para el diseño de enjambres de patas de bajo coste que puedan adaptarse a situaciones imprevistas y realizar tareas cooperativas en el mundo real, como operaciones de búsqueda y rescate, transporte colectivo de objetos, exploración espacial y monitorización medioambiental."
Fuentes, créditos y referencias:
Self-reconfigurable multilegged robot swarms collectively accomplish challenging terradynamic tasks. Science Robotics 6 (56); doi: 10.1126/scirobotics.abf1628
Imagen: Ozkan-Aydin y Goldman demostraron, mediante una serie de experimentos, que un enjambre de robots con patas encadenables es capaz de desplazarse por entornos difíciles y realizar tareas complejas que no pueden realizar los robots por separado. Crédito de la imagen: Universidad de Notre Dame.
Gracias a SciNews