Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han creado un robot blando de cuatro patas que no necesita ningún sistema electrónico para funcionar. El robot solo necesita una fuente constante de aire presurizado para todas sus funciones, incluidos sus controles y sistemas de locomoción.
El equipo, dirigido por Michael T. Tolley, profesor de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería Jacobs en UC San Diego, detalla sus hallazgos en la edición del 17 de febrero de 2021 de la revista Ciencia robótica .
"Este trabajo representa un paso fundamental pero significativo hacia los robots andantes totalmente autónomos y sin dispositivos electrónicos", dijo Dylan Drotman, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Tolley y primer autor del artículo.
Las aplicaciones incluyen robótica de bajo costo para entretenimiento, como juguetes, y robots que pueden operar en entornos donde la electrónica no puede funcionar, como máquinas de resonancia magnética o pozos de minas. Los robots blandos son de particular interés porque se adaptan fácilmente a su entorno y funcionancon seguridad cerca de los humanos.
La mayoría de los robots blandos funcionan con aire presurizado y están controlados por circuitos electrónicos. Pero este enfoque requiere componentes complejos como placas de circuitos, válvulas y bombas, a menudo fuera del cuerpo del robot. Estos componentes, que constituyen el cerebro y el sistema nervioso del robot,son generalmente voluminosos y costosos. Por el contrario, el robot UC San Diego está controlado por un sistema de circuitos neumáticos liviano y de bajo costo, compuesto de tubos y válvulas blandas, a bordo del robot. El robot puede caminar cuando se le ordena oen respuesta a las señales que detecta del entorno.
"Con nuestro enfoque, podría hacer un cerebro robótico muy complejo", dijo Tolley, el autor principal del estudio. "Nuestro enfoque aquí fue hacer el sistema nervioso de aire más simple necesario para controlar la marcha".
El poder computacional del robot imita aproximadamente los reflejos de los mamíferos que son impulsados por una respuesta neuronal de la columna vertebral en lugar del cerebro. El equipo se inspiró en los circuitos neuronales que se encuentran en los animales, llamados generadores de patrones centrales, hechos de elementos muy simples que pueden generar ritmospatrones para controlar movimientos como caminar y correr.
Para imitar las funciones del generador, los ingenieros construyeron un sistema de válvulas que actúan como osciladores, controlando el orden en el que el aire presurizado ingresa a los músculos impulsados por aire en las cuatro extremidades del robot. Los investigadores construyeron un componente innovador que coordina la marcha del robot retrasando lainyección de aire en las piernas del robot. El andar del robot se inspiró en las tortugas de cuello lateral.
El robot también está equipado con sensores mecánicos simples: pequeñas burbujas suaves llenas de líquido colocadas al final de los brazos que sobresalen del cuerpo del robot. Cuando las burbujas están deprimidas, el líquido abre una válvula en el robot que hace que se inviertadirección.
El Ciencia robótica el artículo se basa en trabajos previos de otros grupos de investigación que desarrollaron osciladores y sensores basados en válvulas neumáticas, y agrega los componentes necesarios para lograr funciones de alto nivel como caminar.
Cómo funciona
El robot está equipado con tres válvulas que actúan como inversores que hacen que un estado de alta presión se extienda por el circuito de aire, con un retraso en cada inversor
Cada una de las cuatro patas del robot tiene tres grados de libertad impulsadas por tres músculos. Las piernas están inclinadas hacia abajo a 45 grados y están compuestas por tres cámaras cilíndricas neumáticas conectadas paralelas con fuelles. Cuando una cámara está presurizada, la extremidad se dobla en eldirección opuesta. Como resultado, las tres cámaras de cada extremidad proporcionan la flexión de múltiples ejes necesaria para caminar. Los investigadores emparejaron cámaras de cada pierna diagonalmente una frente a la otra, simplificando el problema de control.
Una válvula suave cambia la dirección de rotación de las extremidades entre la izquierda y la derecha. Esa válvula actúa como lo que se conoce como interruptor bipolar de enclavamiento y doble tiro: un interruptor con dos entradas y cuatro salidas, por lo que cada entrada tiene dos correspondientessalidas a las que está conectado. Ese mecanismo es un poco como tomar dos nervios e intercambiar sus conexiones en el cerebro.
Próximos pasos
En el futuro, los investigadores quieren mejorar la marcha del robot para que pueda caminar sobre terrenos naturales y superficies irregulares. Esto permitiría al robot navegar sobre una variedad de obstáculos. Esto requeriría una red más sofisticada de sensores y, como resultado,un sistema neumático más complejo.
El equipo también analizará cómo se podría usar la tecnología para crear robots, que en parte están controlados por circuitos neumáticos para algunas funciones, como caminar, mientras que los circuitos electrónicos tradicionales manejan funciones superiores.
Este trabajo es apoyado por la Oficina de Investigación Naval, números de subvención N00014-17-1-2062 y N00014-18-1-2277.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=X5caSAb4kz0&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Ioana Patringenaru. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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