Un robot bioinspirado desarrollado en EPFL puede cambiar de forma para alterar sus propias propiedades físicas en respuesta a su entorno, lo que resulta en un vehículo autónomo robusto y eficiente, así como un nuevo enfoque para la locomoción robótica.
Desde cabras de montaña que corren caras de roca casi verticales hasta armadillos que se enrollan en una bola protectora, los animales han evolucionado para adaptarse sin esfuerzo a los cambios en su entorno. Por el contrario, cuando un robot autónomo está programado para alcanzar una meta, cada variación en su trayectoria predeterminada presenta un desafío físico y computacional significativo.
Investigadores liderados por Josie Hughes en el CREAR Laboratorio en la Escuela de Ingeniería EPFLflans quería desarrollar un robot que pudiera atravesar diversos entornos tan hábilmente como los animales cambiando de forma sobre la marcha. Con GOAT (Good Over All Terrains) han logrado precisamente eso – y han creado un nuevo paradigma para la locomoción robótica y el control en el proceso.
Gracias a su diseño flexible pero duradero, GOAT puede transformarse espontáneamente entre una forma plana de ‘rover’ y una esfera a medida que se mueve. Esto le permite cambiar entre conducir, rodar e incluso nadar, todo mientras consume menos energía que un robot con extremidades o apéndices.
“Si bien la mayoría de los robots calculan el camino más corto de A a B, GOAT considera la modalidad de viaje y el camino a tomar, explica ” Hughes. “Por ejemplo, en lugar de rodear un obstáculo como una corriente, GOAT puede nadar directamente. Si su camino es montañoso, puede rodar pasivamente cuesta abajo como una esfera para ahorrar tiempo y energía, y luego conducir activamente como un rover cuando rodar ya no es beneficioso.”
La investigación ha sido publicada en Robótica de Ciencias.
Al aprovechar una combinación de reconfiguración activa y adaptación pasiva, la próxima generación de robots compatibles podría incluso superar la versatilidad de la naturaleza.Josie Hughes
El cumplimiento es clave
Para diseñar su robot, el equipo de CREATE se inspiró en todo el reino animal, incluyendo arañas, canguros, cucarachas y pulpos.El enfoque bioinspirado del equipo condujo a un diseño que es altamente compatible, lo que significa que se adapta en respuesta a la interacción con su entorno, en lugar de permanecer rígido. Este cumplimiento significa que GOAT puede alterar activamente su forma para cambiar sus propiedades pasivas, que van desde más flexibles en su configuración ‘rover’, hasta más robustas como esfera.
Construido a partir de materiales económicos, el marco simple de las robots está hecho de dos varillas de fibra de vidrio elásticas que se cruzan, con cuatro ruedas motorizadas sin llantas. Dos cables accionados por cabrestante cambian la configuración de las monturas, en última instancia, se acortan como tendones para atraerlo firmemente a una bola. La batería, la computadora a bordo y los sensores están contenidos en una carga útil que pesa hasta 2 kg que está suspendida en el centro del marco, donde está bien protegida en modo esfera –, tanto como un erizo protege su parte inferior.
El camino de menor resistencia
El estudiante de doctorado de CREATE Lab, Max Polzin, explica que el cumplimiento también permite a GOAT navegar con equipos de detección mínimos. Con solo un sistema de navegación por satélite y un dispositivo para medir la orientación propia de las robots (unidad de medición inercial), GOAT no lleva cámaras a bordo: simplemente no necesita saber exactamente qué hay en su camino.
“La mayoría de los robots que navegan por terrenos extremos tienen muchos sensores para determinar el estado de cada motor, pero gracias a su capacidad para aprovechar su propio cumplimiento, GOAT no necesita detección compleja. Puede aprovechar el medio ambiente, incluso con un conocimiento muy limitado de él, para encontrar el mejor camino: el camino de menor resistencia, dice Polzin.
Las vías de investigación futuras incluyen algoritmos mejorados para ayudar a explotar las capacidades únicas de los robots conformes, así como escalar el diseño de GOATats hacia arriba y hacia abajo para acomodar diferentes cargas útiles. Mirando hacia el futuro, los investigadores ven muchas aplicaciones potenciales para su dispositivo, desde el monitoreo ambiental hasta la respuesta a desastres e incluso la exploración extraterrestre.
“Los robots como GOAT podrían desplegarse rápidamente en terrenos inexplorados con sistemas mínimos de percepción y planificación, lo que les permite convertir los desafíos ambientales en activos computacionales, dice ” Hughes. “Al aprovechar una combinación de reconfiguración activa y adaptación pasiva, la próxima generación de robots compatibles podría incluso superar la versatilidad de la naturaleza
Referencias
Max Polzin et al., Locomoción robótica a través de la adaptación morfológica activa y pasiva en ambientes exteriores extremos.Sci. Robot.10,eadp6419(2025).DOI:10.1126/escirobóticos.adp6419
EPFL News. C. L: Traducido al español
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