Pequeña máquina de cuatro patas

Conoce a SpaceBok, una pequeña máquina de cuatro patas que está dando los primeros pasos para caminar en el terreno del Planeta Rojo.

Rodar es mucho más estable y energéticamente eficiente que caminar, algo que incluso los robots en la Tierra todavía luchan por dominar . Después de todo, la NASA odiaría que su costoso explorador marciano se volcara y se agitara como una tortuga de espaldas.

Un equipo de científicos de ETH Zurich en Suiza y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania han estado jugando con un pequeño robot cuadrúpedo llamado SpaceBok, diseñado para imitar un antílope conocido como springbok.

En esto nuevo experimento, el equipo programó SpaceBok con pasos más tradicionales y menos elásticos. Específicamente, los investigadores querían comparar dos tipos: una marcha «estática», en la que al menos tres extremidades hacen contacto con el suelo en un momento dado, y una «dinámica», en la que más de una extremidad puede dejar el suelo.

En seguida. El primero es más metódico, pero el segundo es más eficiente porque permite que el robot se mueva más rápido.

Los investigadores también equiparon versiones de SpaceBok con dos tipos de patas: puntiagudas y planas. Los pies puntiagudos tienen una superficie pequeña, como la pezuña de una gacela real. Los pies planos, por el contrario, son en realidad círculos giratorios planos, que se doblan en ángulo cuando el pie hace contacto con el suelo.

Una vez que los investigadores tuvieron diferentes configuraciones de pasos y pies que podían usar para personalizar el robot, lo soltaron en una caja de arena inclinada gigante cargada con material que se aproxima al suelo que se encuentra en Marte. De esa manera, podrían probar si alguna de esas configuraciones permitía que el robot se elevara en un plano de 25 grados.

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Al monitorear el uso de energía del robot, pudieron cuantificar cuán eficientes eran cada una de las configuraciones de pasos y pies.

Curiosamente, el robot subió la colina sin problemas usando tanto los pies planos como los puntiagudos. La versión plana permitió que el robot descansara sobre la arena. En cambio, la versión puntiaguda se hundiría, proporcionando una especie de ancla.

“Uno de los hallazgos sorprendentes fue que los pies puntiagudos no estaban funcionando tan mal en esta pendiente en particular, debido a ese alto hundimiento”, dice Kolvenbach. «Básicamente, proporcionan una postura bastante estable».

En el Planeta Rojo real, puede haber rocas escondidas en la arena; el robot podría caerse si atrapara una de ellas. Las rocas enterradas son obstáculos particularmente desafiantes porque el robot no podría detectarlas con su cámara. No sabría que tenía un problema hasta después de que se cayera.

En el caso de un terreno rocoso cubierto de arena, un robot con patas puntiagudas tendría más probabilidades de golpear piedras ocultas. El equipo descubrió que el pie plano hizo que el robot fuera más lento, pero creen que su forma hace que sea más probable que pase con seguridad sobre impedimentos enterrados.

Pero los pies planos también tenían algunos inconvenientes. Debido a que la caja de arena estaba inclinada, el deslizamiento del material fue otro gran desafío.

Se necesita más energía para subir esa pendiente si la arena se mueve constantemente debajo de ti; estás luchando contra la pendiente y los escombros. Y para SpaceBok, dado que el pie plano causó más alteraciones en la superficie, aumentó el deslizamiento, mientras que los pies puntiagudos, que se hundieron en el suelo como estacas, lo minimizaron.

Un robot de cuatro patas necesitaría una flexibilidad similar en su andar si tuviera que caminar por el planeta rojo real. El robot es más seguro cuando usa la locomoción estática, en la que siempre mantiene al menos tres patas en el suelo.

Sin embargo, la locomoción estática era en realidad menos eficiente para SpaceBok cuando intentaba llegar a la cima de la pendiente. «Estás limitado por la velocidad de una pierna que te empuja hacia adelante», dice Kolvenbach.

Por lo tanto, un SpaceBok futuro debería poder cambiar su forma de andar, junto con la forma de sus pies. En las llanuras, puede usar un paso dinámico para moverse más rápido y ahorrar energía mientras pasa del punto A al punto B.

Cuando intenta subir una colina particularmente retorcida, puede cambiar a un paso estático para caminar de manera más segura, sacrificando energía. por no caer en picado por la pendiente.

“A medida que establezcamos nuevas formas de atravesar y explorar, posiblemente con estos nuevos tipos de robots, podríamos abrir partes del planeta que no habíamos podido explorar antes”, dice.

«Es posible que los robots con patas no reemplacen a los robots con ruedas en el espacio», dice Nygard, «pero definitivamente podrían aportar una contribución valiosa y desempeñar un papel importante en el equipo».

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