El robot guepardo. Imagen: Jose-Luis Olivares. Fuente: MIT.
La velocidad y la agilidad son características de los guepardos: Este gran depredador es el animal terrestre más rápido de la Tierra, capaz de acelerar hasta 100 kilómetros por hora en tan sólo unos segundos. A medida que acelera hasta la velocidad máxima, un leopardo impulsa sus piernas en tándem, brincando hasta llegar al galope.
Ahora, los investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston, EE.UU.) han desarrollado un algoritmo para los brincos que han implementado con éxito en un guepardo robótico -un conjunto elegante, de cuatro patas, de engranajes, baterías y motores eléctricos que pesa casi tanto como su equivalente felino. El equipo puso recientemente a prueba al robot en el campus de MIT, donde saltó por el césped a un ritmo constante.
En experimentos en pista cubierta, el robot alcanzó los 16 kilómetros por hora, e incluso siguió corriendo tras superar un obstáculo. Los investigadores del MIT estiman que la versión actual del robot puede llegar a alcanzar velocidades de hasta 50 kilómetros por hora.
La clave para el algoritmo de salto está en programar cada una de las patas del robot para que ejerza una cierta cantidad de fuerza en la fracción de segundo durante la cual golpea el suelo, a fin de mantener una velocidad dada: En general, cuanto más rápida sea la velocidad deseada, más fuerza debe ser aplicada para propulsar el robot hacia adelante.
Sangbae Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, tiene la teoría de que este enfoque de control de la fuerza en los robots corredores es similar, en principio, a la manera de correr de los velocistas de élite.
"Muchos velocistas, como Usain Bolt, no mueven sus piernas extremadamente rápido", explica Kim en la información de MIT News Office. "En realidad aumentan la longitud de su zancada presionando hacia abajo con más fuerza, de modo que pueden estar más tiempo en el aire, manteniendo la misma frecuencia."
Kim dice que mediante un enfoque basado en la fuerza, el guepardo-bot es capaz de manejarse en un terreno más áspero, como un campo de hierba. En los experimentos en la cinta de correr, el equipo observó que el robot daba golpes leves en el suelo, manteniendo su velocidad incluso mientras corría sobre un obstáculo de espuma.
Ahora, los investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston, EE.UU.) han desarrollado un algoritmo para los brincos que han implementado con éxito en un guepardo robótico -un conjunto elegante, de cuatro patas, de engranajes, baterías y motores eléctricos que pesa casi tanto como su equivalente felino. El equipo puso recientemente a prueba al robot en el campus de MIT, donde saltó por el césped a un ritmo constante.
En experimentos en pista cubierta, el robot alcanzó los 16 kilómetros por hora, e incluso siguió corriendo tras superar un obstáculo. Los investigadores del MIT estiman que la versión actual del robot puede llegar a alcanzar velocidades de hasta 50 kilómetros por hora.
La clave para el algoritmo de salto está en programar cada una de las patas del robot para que ejerza una cierta cantidad de fuerza en la fracción de segundo durante la cual golpea el suelo, a fin de mantener una velocidad dada: En general, cuanto más rápida sea la velocidad deseada, más fuerza debe ser aplicada para propulsar el robot hacia adelante.
Sangbae Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, tiene la teoría de que este enfoque de control de la fuerza en los robots corredores es similar, en principio, a la manera de correr de los velocistas de élite.
"Muchos velocistas, como Usain Bolt, no mueven sus piernas extremadamente rápido", explica Kim en la información de MIT News Office. "En realidad aumentan la longitud de su zancada presionando hacia abajo con más fuerza, de modo que pueden estar más tiempo en el aire, manteniendo la misma frecuencia."
Kim dice que mediante un enfoque basado en la fuerza, el guepardo-bot es capaz de manejarse en un terreno más áspero, como un campo de hierba. En los experimentos en la cinta de correr, el equipo observó que el robot daba golpes leves en el suelo, manteniendo su velocidad incluso mientras corría sobre un obstáculo de espuma.
Del salto al galope
"La mayoría de los robots son lentos y pesados, y por lo tanto no pueden controlar la fuerza en situaciones de alta velocidad", explica Kim. "Eso es lo que hace que el guepardo-bot sea tan especial: Se puede controlar el perfil de la fuerza durante un período muy corto de tiempo, seguido de un fuerte impacto con el suelo, lo que hace que sea más estable, ágil y dinámico."
Lo que hace al robot tan dinámico es un motor eléctrico de diseño personalizado. La combinación de esos motores eléctricos especiales con patas bio-inspiradas de diseño personalizado permiten el control de la fuerza ejercida sobre el suelo sin depender de delicados sensores de fuerza situados en los pies.
El acto de correr puede tener distintos niveles de energía, desde el trote y el medio galope, hasta el brinco y el galope propiamente dicho. El brinco (en el que las patas delanteras tocan el suelo a la vez, y lo mismo las traseras) es el paso intermedio necesario para llegar al galope (en el que cada pata se mueve por separado).
Para diseñar el algoritmo, los científicos tuvieron en cuenta el tiempo que pasa el robot tocando el suelo, y el tiempo que pasa en el aire; a partir de ahí se calcula la fuerza necesaria para compensar la gravedad. A mayor rapidez, menos tiempo pasa el robot en el suelo.
Otros robots cuadrúpedos parecidos a este ejercen mucha fuerza, pero con poca eficiencia, señalan los investigadores. Además, funcionan con gasolina, lo que los hace más ruidosos.
"La mayoría de los robots son lentos y pesados, y por lo tanto no pueden controlar la fuerza en situaciones de alta velocidad", explica Kim. "Eso es lo que hace que el guepardo-bot sea tan especial: Se puede controlar el perfil de la fuerza durante un período muy corto de tiempo, seguido de un fuerte impacto con el suelo, lo que hace que sea más estable, ágil y dinámico."
Lo que hace al robot tan dinámico es un motor eléctrico de diseño personalizado. La combinación de esos motores eléctricos especiales con patas bio-inspiradas de diseño personalizado permiten el control de la fuerza ejercida sobre el suelo sin depender de delicados sensores de fuerza situados en los pies.
El acto de correr puede tener distintos niveles de energía, desde el trote y el medio galope, hasta el brinco y el galope propiamente dicho. El brinco (en el que las patas delanteras tocan el suelo a la vez, y lo mismo las traseras) es el paso intermedio necesario para llegar al galope (en el que cada pata se mueve por separado).
Para diseñar el algoritmo, los científicos tuvieron en cuenta el tiempo que pasa el robot tocando el suelo, y el tiempo que pasa en el aire; a partir de ahí se calcula la fuerza necesaria para compensar la gravedad. A mayor rapidez, menos tiempo pasa el robot en el suelo.
Otros robots cuadrúpedos parecidos a este ejercen mucha fuerza, pero con poca eficiencia, señalan los investigadores. Además, funcionan con gasolina, lo que los hace más ruidosos.