El nuevo mini robot guepardo del MIT es elástico y ligero sobre sus pies, con un rango de movimiento que rivaliza con el de una gimnasta campeona. El paquete de energía de cuatro patas puede doblarse y balancearse ampliamente, lo que le permite caminar de lado derecho o al revésEl robot también puede trotar sobre terrenos irregulares aproximadamente el doble de rápido que la velocidad de caminata de una persona promedio.
Con un peso de solo 20 libras, más liviano que algunos pavos de Acción de Gracias, el águila cuadrúpedo no es fácil de empujar: cuando se lo patea al suelo, el robot puede enderezarse rápidamente con un rápido movimiento de los codos como el kung-fu.
Quizás lo más impresionante es su capacidad para realizar un retroceso de 360 grados desde una posición de pie. Los investigadores afirman que el mini guepardo está diseñado para ser "prácticamente indestructible", recuperándose con poco daño, incluso si un retroceso termina en un derrame.
En el caso de que una extremidad o un motor se rompa, el mini guepardo está diseñado teniendo en cuenta la modularidad: cada una de las patas del robot está alimentada por tres motores eléctricos idénticos y de bajo costo que los investigadores diseñaron utilizando piezas estándarCada motor se puede cambiar fácilmente por uno nuevo.
"Podrías juntar estas partes, casi como Legos", dice el desarrollador principal Benjamin Katz, un asociado técnico en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
Los investigadores presentarán el diseño del mini guepardo en la Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización, en mayo. Actualmente están construyendo más de las máquinas de cuatro patas, con el objetivo de un conjunto de 10, cada una de las cuales esperan prestarle aotros laboratorios
"Una gran parte de por qué construimos este robot es que hace que sea tan fácil experimentar y probar cosas locas, porque el robot es súper robusto y no se rompe fácilmente, y si se rompe, es fácil y nomuy costoso de arreglar ", dice Katz, quien trabajó en el robot en el laboratorio de Sangbae Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica.
Kim dice que prestar mini guepardos a otros grupos de investigación les da a los ingenieros la oportunidad de probar nuevos algoritmos y maniobras en un robot altamente dinámico, al que de otro modo no tendrían acceso.
"Eventualmente, espero que podamos tener una carrera de perros robótica a través de una carrera de obstáculos, donde cada equipo controla un mini guepardo con diferentes algoritmos, y podemos ver qué estrategia es más efectiva", dice Kim. "Así es como ustedacelerar la investigación "
"Cosas dinámicas"
El mini guepardo es más que una versión en miniatura de su predecesor, Cheetah 3, un robot grande, pesado y formidable, que a menudo necesita estabilizarse con correas para proteger sus costosas piezas diseñadas a medida.
"En Cheetah 3, todo está súper integrado, así que si quieres cambiar algo, tienes que hacer un montón de rediseño", dice Katz. "Mientras que con el mini cheetah, si querías agregar otro brazo, podríassimplemente agregue tres o cuatro más de estos motores modulares "
A Katz se le ocurrió el diseño del motor eléctrico al reconfigurar las piezas a motores pequeños, disponibles en el mercado, que normalmente se utilizan en aviones no tripulados y aviones a control remoto.
Cada uno de los 12 motores del robot es aproximadamente del tamaño de una tapa de frasco Mason, y consiste en: un estator, o conjunto de bobinas, que genera un campo magnético giratorio; un pequeño controlador que transmite la cantidad de corriente que el estator debería producir; un rotor, forrado con imanes, que gira con el campo del estator, produciendo torque para levantar o rotar una extremidad; una caja de engranajes que proporciona una reducción de engranajes de 6: 1, permitiendo que el rotor proporcione seis veces el torque que normalmente lo haría; yUn sensor de posición que mide el ángulo y la orientación del motor y la extremidad asociada.
Cada pata es accionada por tres motores, para darle tres grados de libertad y un amplio rango de movimiento. El diseño liviano, de alto torque y baja inercia permite al robot ejecutar maniobras rápidas y dinámicas y realizar impactos de alta fuerzaen el suelo sin romper cajas de cambios o extremidades.
"La velocidad a la que puede cambiar las fuerzas en el suelo es realmente rápida", dice Katz. "Cuando está funcionando, sus pies solo están en el suelo durante unos 150 milisegundos a la vez, durante los cuales una computadora se lo indicaaumente la fuerza sobre el pie, luego cámbielo para equilibrar, y luego disminuya esa fuerza realmente rápido para levantarlo. Por lo tanto, puede hacer cosas realmente dinámicas, como saltar en el aire con cada paso, o correr con dos pies en el suelo enuna vez. La mayoría de los robots no son capaces de hacer esto, así que muévete mucho más lento "
volteando
Los ingenieros ejecutaron el mini guepardo a través de una serie de maniobras, primero probando su capacidad de correr a través de los pasillos del Laboratorio Pappalardo del MIT y a lo largo del terreno ligeramente irregular de Killian Court.
En ambos entornos, el cuadrúpedo se mueve a aproximadamente 5 millas por hora. Las articulaciones del robot son capaces de girar tres veces más rápido, con el doble de torque, y Katz estima que el robot podría correr el doble de rápido con un poco de ajuste.
El equipo escribió otro código de computadora para indicarle al robot que se estire y gire en varias configuraciones similares al yoga, mostrando su rango de movimiento y su capacidad para rotar sus extremidades y articulaciones mientras mantiene el equilibrio. También programaron al robot para que se recupere de unfuerza inesperada, como una patada hacia un lado. Cuando los investigadores patearon el robot al suelo, se apagó automáticamente.
"Supone que algo terrible ha salido mal, por lo que simplemente se apaga y todas las piernas vuelan donde quiera que vayan", dice Katz.
Cuando recibe una señal de reinicio, el robot primero determina su orientación, luego realiza una maniobra preprogramada de agacharse o girar el codo para enderezarse a cuatro patas.
Katz y el coautor Jared Di Carlo, estudiante universitario del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación EECS, se preguntaban si el robot podría realizar maniobras de mayor impacto. Inspirado en una clase que tomaron el año pasado, impartido porEl profesor de la EECS, Russ Tedrake, se dedicó a programar el mini guepardo para realizar un backflip.
"Pensamos que sería una buena prueba del rendimiento del robot, porque requiere mucha potencia, torque y hay grandes impactos al final de un giro", dice Katz.
El equipo escribió una "optimización de trayectoria fuera de línea gigante, no lineal" que incorporó la dinámica del robot y las capacidades del actuador, y especificó una trayectoria en la que el robot comenzaría en una cierta orientación hacia la derecha y terminaría volteado360 grados. El programa que desarrollaron resolvió todos los pares de torsión que debían aplicarse a cada junta, desde cada motor individual, y en cada período de tiempo entre el inicio y el final, para llevar a cabo el backflip.
"La primera vez que lo probamos, funcionó milagrosamente", dice Katz.
"Esto es súper emocionante", agrega Kim. "Imagínese a Cheetah 3 haciendo una voltereta hacia atrás, se estrellaría y probablemente destruiría la cinta de correr. Podríamos hacer esto con el mini cheetah en una computadora de escritorio".
El equipo está construyendo unos 10 mini guepardos más, cada uno de los cuales planean prestar a grupos colaboradores, y Kim tiene la intención de formar un mini consorcio de ingenieros de investigación de guepardos, que pueden inventar, intercambiar e incluso competir con nuevas ideas.
Mientras tanto, el equipo del MIT está desarrollando otra maniobra de impacto aún mayor.
"Estamos trabajando ahora en un controlador de aterrizaje, la idea es que quiero poder levantar el robot y tirarlo, y simplemente hacer que caiga de pie", dice Katz. "Digamos que querías tirarel robot en la ventana de un edificio y haz que explore dentro del edificio. Podrías hacer eso "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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