Capítulo 1 : Locomoción robótica
Hay muchas formas diferentes en que los robots pueden moverse de un lugar a otro, y el término "locomoción robótica" se refiere a todas estas diferentes estrategias de movimiento.
La mayoría de las veces, los robots con ruedas son muy fáciles de manejar y tienen un bajo consumo de energía. Sin embargo, por una variedad de razones, otros modos de locomoción podrían ser más adecuados. Por ejemplo, al cruzar terrenos difíciles, así como al moverse y participar en situaciones humanas, esos otros modos de locomoción podrían ser más adecuados. Además, la investigación de robots parecidos a insectos y robots bípedos puede tener implicaciones valiosas para el campo de la biomecánica.
Uno de los principales objetivos en esta área es crear capacidades que permitan a los robots tomar decisiones sobre cómo, cuándo y dónde se moverán por su cuenta. Por otro lado, es un reto coordinar un gran número de articulaciones de robot para tareas aún más sencillas, como subir escaleras. Uno de los retos tecnológicos más importantes a los que se enfrentan varios subcampos de la robótica, como los humanoides (como el Amimo de Honda), es el desarrollo de la movilidad de los robots autónomos.
Los robots caminantes son una alternativa a la movilidad con ruedas porque imitan la forma de andar de los humanos o los animales. El movimiento de un robot con patas no solo hace que sea factible navegar por superficies irregulares, escalones y otras áreas que serían difíciles de alcanzar para un robot con ruedas, sino que también causa menos daño al terreno circundante que los robots con ruedas, lo que lo erosionaría.
La inspiración principal para los robots hexápodos proviene de la locomoción de los insectos, específicamente la cucaracha y el insecto palo. Estos insectos tienen una salida neurológica y sensorial más sencilla que la de otros animales. Es posible que los robots transporten mercancías de manera más efectiva si tienen varias patas, ya que esto permite realizar una variedad de pasos, incluso si una de las patas está lesionada.
Entre los muchos ejemplos de robots avanzados para correr, algunos ejemplos incluyen ASIMO, BigDog, HUBO 2, RunBot y el Toyota Partner Robot.
Los robots con ruedas son los más eficientes en lo que respecta a la eficiencia energética en superficies duras y planas gracias a su movilidad. Una rueda rodante ideal, indeformable y que no patina no desperdicia energía, razón de esta circunstancia. Al golpear el talón, los robots con patas tienen un impacto con el suelo, lo que hace que pierdan energía. Esto contrasta con la situación con los robots con patas.
Para simplificar las cosas, la mayoría de los robots móviles están equipados con cuatro ruedas o una serie de orugas continuas. Varios investigadores han intentado desarrollar robots con ruedas más complejos que solo tengan una o dos ruedas con sus ruedas. Estos pueden tener una serie de beneficios, incluida una mayor eficiencia y una reducción en el número de partes del robot, así como la capacidad de moverse en espacios restringidos que un robot de cuatro ruedas no podría hacer.
Por ejemplo:
A Boe-Bot, tú, Cosmobot
-Elmer!
Tú, Elsie
Tú, Enon
¿UN HÉROE?
IRobot Create, Inc.
El Roomba de iRobot, La Bestia de Johns Hopkins, Camina por la Tierra, Robot con módulo, Tú, Musa
El Omnibot, A PaPeRo, Tú, Phobot
Robot con un pocketdelta, el bote de basura parlante debe ser empujado.
R.B.X, este es Rovio.
Para Seropi, es el robot, Shakey.
Tú, Sony Rolly
A Spykee, "TiLR",
"Topo"
Tanto TR Araña como
¡Oh, Wakamaru!
Durante la década de 1980, Marc Raibert llevó a cabo una investigación en el Laboratorio de Piernas del MIT y construyó una serie de robots que eran capaces de exhibir eficazmente una marcha muy dinámica. Hasta ese momento, un robot que tenía solo una pata y un pie muy pequeño era capaz de mantener su posición vertical con solo saltar. Cuando se compara con el movimiento de una persona en un palo de pogo, este movimiento es idéntico. Cuando el robot caía hacia un lado, daba un pequeño salto en esa dirección para corregir su posición y atraparse. Casi de inmediato, el algoritmo se amplió para incluir dos y cuatro patas. Con fines de demostración, se mostró un robot bípedo corriendo e incluso realizando saltos mortales. Además, se mostró un cuadrúpedo que era capaz de trotar, correr, caminar y saltar.
Por ejemplo:
La actividad mecánica coordinada y secuencial que tiene la apariencia de una onda viajera se denomina ritmo u onda metacronal. En la naturaleza, los ciliados utilizan este tipo de acción para el transporte, y los gusanos y artrópodos lo utilizan para la locomoción.
Hay una serie de robots serpiente que se han construido con éxito. La capacidad de estos robots para sortear áreas extremadamente limitadas, que se basa en el movimiento de serpientes genuinas, significa que algún día podrían usarse para buscar individuos que estén atrapados dentro de edificios que se han derrumbado. Con su capacidad para atravesar tanto en tierra como en agua, el robot serpiente japonés ACM-R5 es realmente notable.
Por ejemplo:
Robot con un extremo de serpiente, tanto Roboboa como
El robot serpiente.
Mediante el uso de la braquiación, los robots pueden moverse balanceándose, requiriendo simplemente el uso de energía para agarrar y soltar superficies. Se podría comparar este movimiento con el de un simio balanceándose de un árbol a otro. Es posible establecer paralelismos entre los dos tipos de braquiación y los movimientos de caminar bípedo (contacto continuo) o correr (ricochetal). Cuando una mano o un mecanismo de agarre está siempre vinculado a la superficie que se está atravesando, esto se conoce como contacto continuo. El ricocondal, por otro lado, implica una fase de "vuelo" aéreo de una superficie o extremidad a la siguiente.
Además, se puede hacer que los robots naveguen en una variedad de diferentes tipos de locomoción. Un buen ejemplo de esto es el Robot Serpiente Bípedo Reconfigurable, que es capaz de deslizarse como una serpiente y caminar como un robot bípedo.
Los científicos han estado buscando respuestas en la naturaleza porque quieren lograr su objetivo de desarrollar robots que sean capaces de habilidades locomotoras dinámicas. Hay una serie de robots que se han desarrollado que son capaces de realizar movimientos básicos en un solo modo; Sin embargo, se ha descubierto que estos robots carecen de varias características, lo que restringe sus propósitos y aplicaciones. Varios dominios, incluidas las operaciones de búsqueda y rescate, los campos de batalla y la exploración del paisaje, requieren la utilización de robots con un alto nivel de inteligencia. Por lo tanto, es necesario que los robots de este tipo sean compactos, ligeros y rápidos, y también deben ser capaces de viajar en una variedad de modos de locomotora. Resulta que varios animales diferentes han servido como fuentes de inspiración para la construcción de varios robots diferentes. Estos tipos de animales incluyen:
Pteromyini, a veces conocidas como ardillas voladoras
Al utilizar sus habilidades para caminar en cuadrúpedos con patas de alto grado de libertad (DoF), Pteromyini, una tribu de ardillas voladoras, demuestran un notable grado de movilidad cuando están en tierra. Las ardillas voladoras son capaces de planear en el aire utilizando las fuerzas de sustentación generadas por la membrana que se encuentra entre sus patas. Es porque tienen una membrana que es extremadamente flexible que pueden mover sus patas sin ninguna restricción. Cuando están en el aire, se deslizan con la ayuda de su membrana altamente elástica, y cuando corren por el suelo, se mueven con mucha ligereza. Además, los Pteromyini son capaces de demostrar la locomoción multimodal debido a la membrana que une las patas delanteras con las traseras. Esta membrana también contribuye a mejorar su capacidad de deslizamiento. Se ha demostrado que las membranas flexibles tienen un mayor coeficiente de sustentación que las placas rígidas, y también retrasan el ángulo de ataque en el que se produce el estancamiento. Esto se ha demostrado a través de experimentos de laboratorio. Además, la ardilla voladora tiene haces gruesos en los márgenes de su membrana, las puntas de las alas y la cola, lo que ayuda a reducir las fluctuaciones y la pérdida de energía que no es necesaria.
Los pteromyini son capaces de mejorar su capacidad de planeo como resultado de las diferentes características físicas que poseen.
Es posible lograr varios objetivos con la estructura muscular flexible. Para empezar, el plagiopatagio, que es el principal generador de sustentación de la ardilla voladora, es capaz de funcionar bien porque sus músculos son delgados y flexibles. Esto le permite cumplir con su deber con éxito. Debido a que puede contraerse y expandirse, el plagiopatagio puede ejercer control sobre la tensión que está presente en la membrana. Como resultado de la reducción de la cantidad de aleteo que se produce en la membrana, el control de la tensión puede contribuir en última instancia al ahorro de energía. Tan pronto como la ardilla aterriza, contrae su membrana para evitar que la membrana se hunda mientras camina.
En concreto, el propatagium y el uropatagio son los responsables de proporcionar a Pteromyini una elevación adicional. El propatagium de la ardilla voladora se coloca entre la cabeza y las extremidades delanteras, mientras que el uropatagio se sitúa en la cola y las extremidades traseras. Ambas estructuras son...
