Francis en ¡Eureka!: Robots biomiméticos de Boston Dynamics

Dibujo20130331 boston dynamics

El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, ya está disponible. Si te apetece escucharlo, sigue este enlace. Como siempre, una transcripción libre del audio.

Los militares necesitan robots capaces de moverse en un campo de batalla por un terreno con todo tipo de accidentes (arena, rocas, fango, nieve, etc). Los proyectos DARPA son los mayores impulsores de la robótica móvil. ¿Cómo se logra desarrollar este tipo de robots todo terreno? Los robots todo terreno son un gran reto para los ingenieros. Para diseñar estos robots se suele imitar el comportamiento de animales, es decir, se usa la biomimética. La selección natural durante cientos de millones de años ha permitido que muchos animales evolucionen hasta adquirir sistemas de locomoción realmente sorprendentes y muy eficientes en consumo energético. Muchos ingenieros especialistas en robótica se inspiran o tratan de imitar estos sistemas de locomoción en sus proyectos. Siempre, el primer paso es estudiar la biomecánica del movimiento del animal, desvelar sus secretos para poderlos incorporar al diseño del robot. Hoy vamos a hablar de los robots biomiméticos de la compañía Boston Dynamics, fundada por el ingeniero Marc Raibert del Instituto Técnico de Georgia (el Georgia Tech) situado en Atlanta (EEUU), que recientemente ha sido noticia por la publicación en la prestigiosa revista Science de su último robot.

Lograr que un robot camine por la arena del desierto no es fácil. Muchos oyentes recordarán lo que le pasó a Spirit, el rover marciano de la NASA, que quedó atrapado en la arena de Marte en mayo de 2009. Spirit tenía seis ruedas todo terreno pero no pudo escapar. El nuevo robot de la compañía Boston Dynamics hubiera podido escapar de la arena por que no utiliza ruedas sino patas. Se llama RHex y es un hexápodo. Cada una de sus seis patas imita el movimiento de las patas del lagarto de cola de cebra (Callisaurus draconoides), un lagarto que se mueve a gran velocidad sobre la arena del desierto sin hundirse. El movimiento de las patas de este lagarto es parecido a las brazadas de un nadador en el agua de una piscina, casi es como si el lagarto “nadara sobre la arena”. Los investigadores han estudiado en detalle las fuerzas que ejercen las patas sobre los granos de arena y las han utilizado para diseñar la forma y el algoritmo de control de cada pata del robot. RHex es un pequeño robot de 13 centímetros y 150 gramos, pero es capaz de moverse a 2,5 kilómetros por hora sobre arena. Si el rover Spirit hubiera tenido un diseño similar hubiera podido escapar de la trampa de arena marciana sin problemas.

Más información en “El ‘sprint’ de los lagartos inspira un robot para conquistar mundos arenosos,” esmateria.com, 22 Mar 2013, que incluye el siguiente vídeo.

2,5 km/h no parece una gran velocidad, con ruedas es fácil alcanzar esa velocidad. ¿Cuál es el robot con patas, sin ruedas, más rápido en la actualidad? Hay varios robots con patas que alcanzan altas velocidades, pero el más rápido es Cheetah, un robot inspirado en el movimiento del guepardo (Acinonyx jubatus). Este felino es el animal terrestre más veloz, alcanzando una velocidad punta entre 95 y 115 km/h en carreras cortas de un máximo de 400 a 500 metros. El robot Cheetah tiene cuatro patas y logra correr a 45 kilómetros por hora (28 millas por hora). Todavía no alcanza al guepardo, pero su velocidad es muy alta para ser un robot cuadrúpedo. La clave de la velocidad del guepardo es el movimiento de la columna vertebral que contribuye a incrementar la longitud de la zancada. El Dr. Raibert y su equipo han tratado de imitar este movimiento en su robot con un sistema especial de control que acopla los movimientos de los patas y el de una estructura articulada que actúa como “columna” del robot. El único problema de Cheetah es que alcanza gran velocidades sobre terreno llano.

En las aplicaciones militares de los robots, más que la velocidad lo que interesa es la posibilidad de acarrear grandes cargas. ¿Hay robots todo terreno para transportar carga como una mula? Las mulas son utilizadas por el ejército para transportar cargas pesadas por su versatilidad para adaptarse a un terreno accidentado y de gran pendiente por el que otros vehículos con ruedas no pueden moverse. Hay un robot cuadrúpedo llamado Big Dog (literalmente “Gran Perro”) que imita el movimiento de una mula de carga. Big Dog es un robot con cuatro patas, de 3 metros de largo y 2,5 metros de alto, capaz de cargar 150 kg con una velocidad de hasta 6 km/h (en terreno llano); esta velocidad es suficiente para acompañar a un soldado que camine a pie. Big Dog camina, corre, trota, sube pendientes de hasta 35 grados, todo con una pesada carga encima. La mayor limitación es su autonomía, de sólo 24 horas, lo que le permite ejecutar una misión de unas 20 millas.

Hay animales realmente sorprendentes, como las salamanquesas (o gecos), capaces de escalar paredes verticales cuya superficie es lisa gracias a las almohadillas adhesivas en las plantas de sus pies. ¿Se han desarrollado robots que imiten este capacidad? Puede sorprender a algunos oyentes pero Boston Dynamics ha desarrollado un robot llamado RiSE, que imita a las salamanquesas y es capaz de subir por paredes verticales de edificios y troncos de árboles. Tiene unas patas con micro-garras para trepar sobre superficies con texturas y la forma de su cuerpo le permite adaptarse a la curvatura de la superficie durante la escalada, utilizando su cola para mantener el equilibrio. RiSE es un pequeño robot hexápodo, de unos 25 cm de largo, que pesa 2 kg y que llega a alcanzar una velocidad de subida de 1 km/h.

Otro animal con una locomoción sorprendente son las pulgas, unos insectos sin alas, con largas patas traseras adaptadas al salto. ¿Algún robot imita al mejor saltador, en relación al tamaño de su cuerpo, de todos los animales? SandFlea (que se podría traducir por “pulga de arena”) es un robot de cuatro ruedas capaz de saltar desde el suelo hasta lo alto de un edificio de dos plantas. Este robot de 5 kg de peso puede pegar saltos de más de 10 metros de altura, lo que le permite saltar muros, vallas de seguridad, ascender a saltos por escaleras; además, es tan preciso que incluso se puede colar por una ventana de la segunda planta de un edificio. Además, SandFlea puede enlazar hasta 25 saltos seguidos. Utiliza unos giróscopos que lo estabilizan durante el vuelo y le aseguran un aterrizaje suave; para ver el punto de caída utiliza una cámara de vídeo. Realmente hay robots biomiméticos muy sorprendentes.

Lo dicho, si no has escuchado el audio y te apetece hacerlo, sigue este enlace.

4 Comentarios

Participa Suscríbete

GanbiGanbi

Yo personalmente interesado en el tema desde hace bastante tiempo he llegado a la conclusión que la aproximación mediante la imitación de seres vivos es equivocada. Veo lógico que se tienda a ello y que un ser vivo esté lo mejor adaptado posible pero eso no quiere decir que superando los limites biológicos existen soluciones de ingeniería evidentemente superiores. Sobre todo en lo que ser refiere al mantenimiento sobre campo, unas ruedas o unas orugas son completamente eficaces, mas o menos eficientes, pero al fin y al cabo eficaces.

danieldaniel

He visto en tu twitter que te ha defraudado la velocidad de caza de los guepardos:
https://twitter.com/emulenews/status...76260268033
Pero hay que tener en cuenta que el experimento se ha hecho en el Delta del Okavango, una zona de vegetación densa. Lo interesante es comprobar que los guepardos son capaces de hacer aceleraciones con el doble de potencia por kilogramo que los galgos de carreras y decelerar con una tasa de absorción de energía triple que los caballos de polo.
Se supone que con los guepardos de la sabana los datos de caza serán distintos. Como dicen en el artículo
http://www.nature.com/news/speed-tes...ahs-1.13179
“I really wonder if cheetahs living on the open savannahs will yield the same sorts of results,”

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>