A lo largo de las riberas desarrolladas, las barreras físicas pueden ayudar a contener las inundaciones y combatir la erosión. En las regiones áridas, las represas pueden ayudar a retener el suelo después de la lluvia y restaurar los paisajes dañados. En los proyectos de construcción, las placas de metal pueden proporcionar soporte para excavaciones, muros de contención en las pendientes,o cimientos permanentes. Todas estas aplicaciones pueden abordarse con el uso de tablestacas, elementos plegados de material plano y conducidos verticalmente al suelo para formar muros y estabilizar el suelo. La estabilización adecuada del suelo es clave para la gestión sostenible del suelo en industrias como la construcción, minería y agricultura; y la degradación de la tierra, la pérdida de los servicios del ecosistema de un terreno determinado, es un motor del cambio climático y se estima que costará hasta $ 10 billones al año.
Con esta motivación, un equipo de robotistas del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard ha desarrollado un robot que puede conducir de forma autónoma pilas de chapas de acero entrelazadas al suelo. Las estructuras que construye podrían funcionar como muros de contención o controlar las represas para controlar la erosión.El estudio se presentará en la próxima Conferencia Internacional IEEE 2019 sobre Robótica y Automatización.
Los procesos convencionales de conducción de tablestacas son extremadamente intensivos en energía. Solo una fracción del peso de la maquinaria pesada típica se usa para aplicar la fuerza hacia abajo. El robot "Romu" del equipo Wyss, por otro lado, puede aprovechar su propio peso paraimpulse las pilas de láminas en el suelo. Esto es posible gracias a que cada una de sus cuatro ruedas está acoplada a un actuador lineal separado, lo que también le permite adaptarse a terrenos irregulares y garantizar que las pilas se muevan verticalmente. Desde una posición elevada, Romu agarra uny luego baja su chasis, presionando la pila contra el suelo con la ayuda de un martillo vibratorio a bordo. Al agarrar la pila nuevamente en una posición más alta y repetir este proceso, el robot puede conducir una pila mucho más alta que la suyarango de movimiento vertical. Después de conducir una pila a suficiente profundidad, Romu avanza e instala la siguiente pila de manera que se entrelaza con la anterior, formando así una pared continua. Una vez que ha utilizado todas las pilas que transporta,puede volver a un caché de suministros para reponer.
El estudio surgió del trabajo previo en el Instituto Wyss sobre equipos o enjambres de robots para aplicaciones de construcción. En un trabajo inspirado en las termitas de construcción de montículos, Radhika Nagpal, miembro principal de la Facultad y el investigador principal Justin Werfel diseñaron un equipo de construcción robótico autónomo llamadoTERMES, cuyos miembros trabajaron juntos para construir estructuras complejas a partir de ladrillos especializados. El trabajo adicional realizado por Werfel y el investigador Nathan Melenbrink exploró robots de puntal capaces de construir estructuras de celosía en voladizo, abordando aplicaciones como puentes. Sin embargo, ninguno de estos estudios abordó el desafío del anclajeestructuras al suelo. El proyecto Romu comenzó como una exploración de métodos para la preparación automatizada del sitio y la instalación de cimientos para que los sistemas anteriores se construyeran; a medida que se desarrollaba, el equipo determinó que tales intervenciones también podrían ser directamente aplicables a las tareas de restauración de tierras enambientes remotos.
"Además de las pruebas en el laboratorio, demostramos que Romu operaba en una playa cercana", dijo Melenbrink. "Este tipo de demostración puede ser un rompehielos para una conversación más amplia sobre las oportunidades de automatización en la construcción y la gestión de tierras. Estamosinteresado en relacionarse con expertos en campos relacionados que podrían ver un beneficio potencial para el tipo de intervenciones automatizadas que estamos desarrollando ".
Los investigadores vislumbran un gran número de robots Romu trabajando juntos como un enjambre o colectivo. Demostraron en simulaciones por computadora que los equipos de robots Romu podrían hacer uso de señales ambientales como la inclinación de la pendiente para construir muros en ubicaciones efectivas, haciendo un uso eficiente derecursos limitados ". El enfoque de enjambre brinda ventajas como la aceleración a través del paralelismo, la solidez a la pérdida de robots individuales y la escalabilidad para equipos grandes", dijo Werfel. "Al responder en tiempo real a las condiciones que realmente encuentran mientras trabajan, ellos robots pueden adaptarse a situaciones inesperadas o cambiantes, sin necesidad de depender de una gran cantidad de infraestructura de soporte para habilidades como topografía, comunicación o localización ".
"El nombre Terramanus ferromurus Romu es un guiño al concepto de 'ecología de máquinas' en el que los sistemas autónomos se pueden introducir en entornos naturales como nuevos participantes, tomando acciones específicas para complementar y promover la administración ambiental humana", dijo Melenbrink.En el futuro, el "género" Terramanus podría extenderse mediante robots adicionales que realizan diferentes tareas para proteger o restaurar los servicios del ecosistema. Según sus hallazgos, el equipo ahora está interesado en investigar intervenciones que van desde estructuras de retención de aguas subterráneas para apoyar la agricultura en regiones áridas, a la construcción sensible de la barrera contra inundaciones para la preparación ante huracanes. Las versiones futuras del robot podrían realizar otras intervenciones, como rociar agentes aglutinantes del suelo o instalar cercas de limo, de modo que una familia de estos robots podría actuar para estabilizar el suelo en una amplia gama de situaciones.
En muchos escenarios para la protección o restauración ambiental, la oportunidad de acción está limitada por la disponibilidad de mano de obra humana y por el acceso al sitio para maquinaria pesada. Máquinas de construcción más pequeñas y versátiles podrían proporcionar una solución ". Claramente, las necesidades de muchos degradadosNo se están cumpliendo los paisajes con las herramientas y técnicas disponibles actualmente ", dijo Melenbrink." Ahora, 100 años después del comienzo de la era del equipo pesado, nos preguntamos si podría haber formas más resistentes y receptivas para abordar la gestión y restauración de tierras"
"Este robot de conducción de tablestacas con su capacidad demostrada para funcionar en un entorno natural señala un camino en el que las capacidades de robótica y robótica del Wyss Institute pueden aplicarse tanto en entornos naturales como humanos donde la maquinaria convencional, el poder humanolimitaciones, o el costo es inadecuado para evitar consecuencias a menudo desastrosas. Este robot también podría abordar situaciones de desastre en las que el bloqueo de derrames químicos peligrosos o la liberación de fluidos radiactivos hace que sea difícil o imposible que los humanos intervengan ", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD.Ph.D., quien también es el profesor de Judah Folkman Profesor de Biología Vascular en HMS y el Programa de Biología Vascular en el Hospital de Niños de Boston, así como Profesor de Bioingeniería en SEAS.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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