El robot cuadrúpedo de KAIST, RAIBO, ahora puede desplazarse a alta velocidad por terrenos discontinuos y complejos, como escaleras, desniveles, muros y escombros.
Ha demostrado su capacidad para correr sobre paredes verticales, saltar desniveles de 1,3 metros de ancho, correr a una velocidad aproximada de 14,4 km/h sobre escalones de piedra y moverse con rapidez y agilidad en terrenos con pendientes de 30°, escaleras y escalones de piedra. Se espera que RAIBO se despliegue próximamente en misiones prácticas como la exploración de zonas de desastre y la búsqueda en zonas montañosas.
El equipo de investigación del profesor Jemin Hwangbo en el Departamento de Ingeniería Mecánica de nuestra universidad anunció el 3 de junio que han desarrollado un marco de navegación robótica cuadrúpeda capaz de moverse a alta velocidad a 14,4 km/h (4 m/s) incluso en terrenos discontinuos y complejos como paredes, escaleras y escalones.
El equipo de investigación desarrolló un sistema de navegación cuadrúpedo que permite al robot llegar a su destino de forma rápida y segura en terrenos complejos y discontinuos.
Para lograrlo, abordaron el problema dividiéndolo en dos etapas: primero, desarrollar un planificador para planificar las posiciones de los puntos de apoyo, y segundo, desarrollar un rastreador para seguir con precisión las posiciones de los puntos de apoyo planificadas.
En primer lugar, el módulo planificador busca rápidamente posiciones de apoyo físicamente viables utilizando un método de optimización basado en muestreo con heurísticas basadas en redes neuronales y verifica la ruta óptima a través de implementaciones de simulación.
Si bien los métodos existentes consideraban diversos factores, como el tiempo de contacto y la postura del robot, además de las posiciones de los pies, esta investigación redujo significativamente la complejidad computacional al establecer únicamente las posiciones de los pies como espacio de búsqueda. Además, inspirada en la forma de caminar de los gatos, la introducción de una estructura donde las patas traseras se apoyan en los mismos puntos que las delanteras redujo significativamente la complejidad computacional.
< Figura 1. Navegación de alta velocidad a través de diversos terrenos discontinuos >
En segundo lugar, el módulo rastreador está entrenado para pisar con precisión las posiciones planificadas, y el entrenamiento de seguimiento se realiza a través de un modelo generativo que compite en entornos de dificultad apropiada.
El rastreador se entrena a través del aprendizaje de refuerzo para pisar con precisión las parcelas planificadas y, durante este proceso, un modelo generativo llamado «generador de mapas» proporciona la distribución objetivo.
Este modelo generativo se entrena simultáneamente y en modo adversarial con el rastreador para permitirle adaptarse progresivamente a dificultades más desafiantes. Posteriormente, se diseñó un planificador basado en muestreo para generar planes de apoyo viables que reflejen las características y el rendimiento del rastreador entrenado.
Esta estructura jerárquica mostró un rendimiento superior tanto en velocidad de planificación como en estabilidad en comparación con las técnicas existentes, y los experimentos demostraron sus capacidades de locomoción de alta velocidad a través de diversos obstáculos y terrenos discontinuos, así como su aplicabilidad general a terrenos invisibles.
El profesor Jemin Hwangbo afirmó: «Abordamos el problema de la navegación de alta velocidad en terrenos discontinuos, que anteriormente requería una cantidad considerable de cálculos, desde la simple perspectiva de cómo seleccionar las posiciones de las huellas. Inspirados por la colocación de las patas de gato, permitir que las patas traseras pisen donde pisaban las delanteras redujo drásticamente el cálculo. Esperamos que esto amplíe significativamente el rango de terreno discontinuo que los robots caminantes pueden superar y les permita atravesarlo a alta velocidad, lo que contribuirá a su capacidad para realizar misiones prácticas como la exploración de zonas de desastre y la búsqueda en montañas».
Este logro de investigación fue publicado en la edición de mayo de 2025 de la revista internacional Science Robotics.
Título del artículo: Control y navegación de alta velocidad para robots cuadrúpedos en terrenos complejos y discretos (https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.ads6192).
Enlace de YouTube: https://youtu.be/EZbM594T3c4?si=kfxLF2XnVUvYVIyk
KAIST News. Traducido al español
