Robô Bipedal Combina Caminhada e Voo para Navegar Terrenos Difíceis

Um robô bipedal que combina caminhada e voo para criar um novo tipo de locomoção foi desenvolvido por pesquisadores da Caltech. Essa nova combinação permite que o robô realize movimentos complexos.

O robô é uma mistura entre um robô que caminha e um robô que voa, e é chamado de LEONARDO, ou LEO para abreviar. Ele é capaz de caminhar em uma linha de equilíbrio, pular e andar de skate.

O robô foi desenvolvido por uma equipe do Centro de Sistemas e Tecnologias Autônomas da Caltech (CAST), e é o primeiro robô a usar pernas com múltiplas juntas e propulsores baseados em hélices para controlar seu equilíbrio.

A pesquisa foi publicada em 6 de outubro na Science Robotics.

Soon-Jo Chung é o autor correspondente e professor de Aeroespacial e Controle e Sistemas Dinâmicos.

“Nós nos inspiramos na natureza. Pense na maneira como os pássaros são capazes de bater asas e pular para navegar em linhas telefônicas,” diz Chung. “Um comportamento complexo, mas intrigante, acontece quando os pássaros se movem entre caminhar e voar. Nós queríamos entender e aprender com isso.”

“Há uma semelhança entre como um humano que usa um traje de jato controla as pernas e os pés ao pousar ou decolar e como o LEO usa controle sincronizado de propulsores baseados em hélices e juntas de pernas,” acrescenta Chung. “Nós queríamos estudar a interface entre caminhar e voar do ponto de vista dinâmico e de controle.”

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Robôs Bipedais

Os robôs bipedais usam movimentos como os humanos para navegar em terrenos reais, e esses movimentos podem incluir correr ou pular. No entanto, terrenos difíceis muitas vezes tornam difícil que isso aconteça. Os robôs que voam são capazes de navegar facilmente nesse mesmo terreno difícil voando acima dele, mas também são limitados pelo alto consumo de energia durante o voo e pela capacidade de carga limitada.

Kyunam Kim é um pesquisador pós-doutoral na Caltech e coautor do artigo.

“Os robôs com capacidade de locomoção multimodal são capazes de se mover em ambientes desafiadores mais eficientemente do que os robôs tradicionais, alternando apropriadamente entre os meios de movimento disponíveis. Em particular, o LEO visa preencher a lacuna entre os dois domínios distintos de locomoção aérea e bipedal que não são normalmente entrelaçados em sistemas robóticos existentes,” diz Kim.

Desenvolvendo um Movimento Híbrido

Os pesquisadores tentaram contornar isso confiando em um movimento híbrido que está entre caminhar e voar. O LEO tem pernas leves que tiram o estresse dos propulsores, suportando uma grande quantidade de peso.

Patrick Spieler é coautor do artigo.

“Com base nos tipos de obstáculos que ele precisa atravessar, o LEO pode escolher usar caminhar ou voar, ou combinar os dois conforme necessário. Além disso, o LEO é capaz de realizar manobras de locomoção incomuns que, mesmo em humanos, exigem domínio do equilíbrio, como caminhar em uma linha de equilíbrio e andar de skate,” diz Spieler.

O LEO tem 0,76 metros de altura e tem duas pernas com três juntas atuadas, bem como quatro propulsores de hélice montados em um ângulo nos ombros do robô. Os propulsores do LEO ajudam a mantê-lo de pé enquanto ele caminha, e os atuadores das pernas mudam a posição das pernas para mover o centro de massa do robô para a frente, o que ele faz por meio de um controlador de caminhada e voo sincronizado. Quando o LEO está voando, ele opera como um drone e usa apenas os propulsores.

Elena-Sorina Lupu é uma aluna de graduação na Caltech e coautora do artigo.

“Devido aos seus propulsores, você pode cutucar ou empurrar o LEO com muita força sem realmente derrubar o robô,” diz Lupu.

A equipe agora irá melhorar o desempenho do LEO, desenvolvendo um design de perna mais rígido que possa suportar mais peso, e também irá aumentar a força de empuxo dos propulsores. Outro objetivo é tornar o LEO mais autônomo e equipá-lo com um algoritmo de controle de pouso de drone recém-desenvolvido.

“Atualmente, o LEO usa os propulsores para se equilibrar enquanto caminha, o que significa que ele usa energia de forma bastante ineficiente. Estamos planejando melhorar o design da perna para que o LEO caminhe e se equilibre com o mínimo auxílio dos propulsores,” diz Lupu.