Wed. Feb 28th, 2024

¿Por qué bajar cuando puedes volar?
Gif: Caltech / Gizmodo

Este nuevo robot bípedo puede caminar y volar, pero es la combinación de estas dos habilidades lo que realmente lo distingue como una máquina futurista.

Contigo, LEONARDO. LEO para abreviar. El nombre es un acrónimo de LEgs ONboARD drone, que describe de manera insuficiente a este robot. Los ingenieros de Caltech que construyeron LEO no solo conectaron un par de patas robóticas a un dron aéreo, tuvieron que diseñarlo pensando tanto en caminar como en volar y desarrollar un software especializado para integrar sus diversos componentes.

LEO sigue siendo un prototipo, una especie de prueba de concepto para ver si un robot volador bípedo puede realizar tareas que de otro modo serían difíciles o imposibles de realizar para los robots terrestres o los drones aéreos por sí mismos. En el futuro, una versión completa podría manejar trabajos difíciles o peligrosos, como inspeccionar y reparar la infraestructura dañada, instalar nuevos equipos en lugares de difícil acceso o hacer frente a desastres naturales y accidentes industriales. En el futuro, un robot similar a LEO podría incluso transportar equipos delicados a la superficie de un cuerpo celeste, como Marte o la luna Titán de Saturno. Y lo más inquietante: el ágil robot volador bípedo también podría usarse en defensa o en guerra.

Los atributos de ciencia ficción de LEO no son un accidente. En un correo electrónico, el equipo me dijo que se inspiraron en el robot humanoide volador ficticio. Astro Boy y el trajes jet amable Hombre de Hierro construido por Richard Browning de Gravity Industries. Pero en última instancia, el propósito del proyecto era estudiar la intersección entre caminar y volar desde una perspectiva dinámica y de control y crear “una capacidad de caminar sin precedentes, resolviendo los problemas que plantea la locomoción híbrida”, como explicó el equipo en un video. El equipo de Caltech también espera construir un tren de aterrizaje adaptable para despegue y aterrizaje vertical (VTOL) en terrenos difíciles.

La naturaleza descubrió este truco hace mucho tiempo, con pájaros, murciélagos, insectos y muchos otros organismos que pueden cambiar entre estos dos modos de locomoción. Proporciona una clara ventaja evolutiva. Los robots, por otro lado, tienden a ser especializados y capaces de moverse solo en una de dos formas. Esto tiene ventajas y desventajas: los robots terrestres son resistentes, robustos y capaces de transportar cargas pesadas, pero tienen dificultades en terrenos accidentados y no pueden llegar a lugares altos. Los drones aéreos son altamente móviles y capaces de volar en todo tipo de entornos, pero no pueden permanecer en el aire por mucho tiempo debido a las altas demandas de energía del vuelo, y son deficientes para realizar tareas de manipulación fina. De ahí el deseo de crear una máquina que pueda aprovechar lo mejor de ambos mundos.

Para lograr el equilibrio en el suelo y la agilidad en el aire, LEO tuvo que diseñarse cuidadosamente. Kyunam Kim, Soon-Jo Chung, Elena-Sorina Lupu y Patrick Spieler explican en un correo electrónico que esto requería componentes robustos pero livianos, además de algoritmos para controlar cuatro hélices y las articulaciones de las piernas “sincrónicamente para garantizar que LEO camine o vuele sin perder equilibrio “. Los dos dominios dispares” no suelen estar entrelazados en los sistemas robóticos existentes, y tuvimos que abordar un amplio conjunto de problemas de ingeniería que no fueron bien estudiados en otros sistemas robóticos “, agregaron. Artículo La investigación que describe este trabajo se publicó hoy en Science Robotics.

LEO pesa solo 2,58 kg y mide 75 cm de altura. Como un pájaro, el robot usa sus delgadas patas articuladas para empujar el suelo y ganar impulso durante el despegue. Los propulsores eléctricos inclinados de LEO, las cuatro hélices, están sincronizados con estos saltos. LEO camina como con tacones altos, pero estos tacones permiten una posición equilibrada; sin embargo, si las condiciones lo justifican, las hélices LEO siempre se pueden activar para garantizar una mayor estabilidad. Las baterías, los sensores y la potencia de procesamiento requerida están empaquetados en el torso del robot, lo que permite una autonomía completa y sin cables.

“Notamos que optimizar el consumo de energía de LEO no era una prioridad en este trabajo”, explicó el equipo en su correo electrónico. “En cambio, nos enfocamos en una amplia gama de capacidades”.

En las pruebas, LEO cambió ágilmente de caminar a volar para poder evitar obstáculos desafiantes y realizar tareas difíciles que requerían equilibrio, como andar en patineta y andar en slackline. El diseño de LEO le permitió “caminar de forma dinámica bípeda con una interacción compleja con el suelo, al tiempo que conservaba el rendimiento de vuelo de un vehículo multirrotor”, como escribió el equipo en su correo electrónico. El equipo afirma que LEO es el primer robot bípedo en realizar slacklining, aunque con la ayuda de sus hélices.

Con el poder combinado de caminar y volar, el equipo espera que se pueda realizar una amplia gama de misiones robóticas, como la inspección de líneas de alta tensión y el monitoreo de puentes altos. Estos bots podrían inspeccionar infraestructura obsoleta, trabajar en escenarios de desastre e incluso explorar mundos distantes.

En un artículo de Focus, Stefano Mintchev, investigador del Departamento de Ciencia de Sistemas Ambientales de ETH Zurich, dijo que las habilidades LEO tienen sus desventajas:

Las hélices están inclinadas para ser más efectivas en la estabilización de la marcha de LEO, pero esta elección reduce su eficiencia durante el vuelo. Para minimizar el peso que se debe levantar, las piernas son delgadas y tienen poca potencia. LEO necesita apoyo constante de las hélices mientras camina, lo que hace que tenga más energía que un robot puramente terrestre … [El] El alcance de estas desventajas y, por lo tanto, qué tan cerca está un robot multimodal de un robot puramente terrestre o aerotransportado, depende de las opciones de diseño. Minimizar las desventajas sigue siendo un desafío abrumador.

Mintchev, que no participó en el nuevo estudio, ofreció su consejo al equipo y dijo que deberían seguir inspirándose en la naturaleza. Señaló a las serpientes voladoras, que aplanan sus cuerpos para mejorar el deslizamiento.

Ciertamente hay margen de mejora, pero LEO es el primero de una nueva generación de robots. Con Astro Boy como inspiración clave, estos científicos aún tienen un largo camino por recorrer.

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