Robot bípedo combina caminar y volar para navegar terrenos difíciles

Un robot bípedo que combina caminar y volar para crear un nuevo tipo de locomoción fue desarrollado por investigadores de Caltech. Esta nueva combinación permite que el robot realice movimientos complejos.

El robot es una mezcla entre un robot que camina y un robot que vuela, y se llama LEONARDO, o LEO para abreviar. Puede caminar sobre una cuerda floja, saltar y montar un skateboard.

El robot fue desarrollado por un equipo en el Centro de Sistemas y Tecnologías Autónomas de Caltech (CAST), y es el primer robot en utilizar piernas con múltiples articulaciones y propulsores basados en hélices para lograr el control sobre su equilibrio.

La investigación se publicó el 6 de octubre en Science Robotics.

Soon-Jo Chung es el autor correspondiente y profesor de Astronáutica y Control y Sistemas Dinámicos de Bren.

“Nos inspiramos en la naturaleza. Piensa en la forma en que los pájaros pueden aletear y saltar para navegar líneas telefónicas”, dice Chung. “Un comportamiento complejo pero intrigante ocurre cuando los pájaros se mueven entre caminar y volar. Queríamos entender y aprender de eso”.

“Hay una similitud entre la forma en que un ser humano que lleva un traje de jet controla sus piernas y pies al aterrizar o despegar y la forma en que LEO utiliza el control sincronizado de propulsores basados en hélices y articulaciones de piernas”, agrega Chung. “Queríamos estudiar la interfaz entre caminar y volar desde el punto de vista dinámico y de control”.

https://www.youtube.com/watch?v=DhpMlI8jb5o&t=5s

Robots bípedos

Los robots bípedos utilizan movimientos como los humanos para navegar terrenos del mundo real, y estos movimientos pueden incluir correr o saltar. Sin embargo, los terrenos difíciles a menudo hacen que esto sea difícil. Los robots que vuelan pueden navegar fácilmente estos mismos terrenos difíciles volando sobre ellos, pero también están limitados por el alto consumo de energía durante el vuelo y la capacidad de carga limitada.

Kyunam Kim es un investigador postdoctoral en Caltech y coautor principal del artículo.

“Los robots con capacidad de locomoción multimodal pueden moverse a través de entornos desafiantes de manera más eficiente que los robots tradicionales al cambiar adecuadamente entre sus medios de movimiento disponibles. En particular, LEO pretende cerrar la brecha entre los dos dominios dispares de locomoción aérea y bípeda que no suelen estar entrelazados en los sistemas robóticos existentes”, dice Kim.

Desarrollando un movimiento híbrido

Los investigadores intentaron sortear esto confiando en un movimiento híbrido que está entre caminar y volar. LEO tiene piernas ligeras que alivian el estrés en sus propulsores al soportar una gran cantidad de peso.

Patrick Spieler es coautor principal del artículo.

“Según el tipo de obstáculos que necesite atravesar, LEO puede elegir usar caminar o volar, o combinar los dos según sea necesario. Además, LEO es capaz de realizar maniobras de locomoción inusuales que incluso en humanos requieren dominio del equilibrio, como caminar sobre una cuerda floja y montar un skateboard”, dice Spieler.

LEO mide 2,5 pies de altura y tiene dos piernas con tres articulaciones activadas, así como cuatro propulsores de hélice montados en un ángulo en los hombros del robot. Los propulsores de LEO ayudan a mantenerlo erguido mientras camina, y los actuadores de piernas cambian la posición de las piernas para mover el centro de masa del robot hacia adelante, lo que hace a través del uso de un controlador de caminar y volar sincronizado. Cuando LEO vuela, opera como un drone y utiliza solo los propulsores.

Elena-Sorina Lupu es una estudiante de posgrado en Caltech y coautora del artículo.

“Debido a sus propulsores, puedes empujar o golpear a LEO con mucha fuerza sin realmente derribar al robot”, dice Lupu.

El equipo ahora buscará mejorar el rendimiento de LEO desarrollando un diseño de pierna más rígido que pueda soportar más peso, y también buscarán aumentar la fuerza de empuje de los propulsores. Otro objetivo es hacer que LEO sea más autónomo y equiparlo con un algoritmo de control de aterrizaje de drone recién desarrollado.

“Actualmente, LEO utiliza propulsores para equilibrarse mientras camina, lo que significa que utiliza energía de manera bastante ineficiente. Planeamos mejorar el diseño de la pierna para que LEO camine y se equilibre con la ayuda mínima de los propulsores”, dice Lupu.