El nuevo robot atraviesa una superficie irregular modelada a partir de un lagarto de cola de cebra. Imagen cortesía de Chen Li, Tingnan Zhang, Daniel Goldman
El diseño de un robot que pueda moverse fácilmente a través de terreno suelto, por ejemplo, un rover destinado a atravesar la superficie de Marte, plantea un desafío de ingeniería único: las ruedas comúnmente se hunden en lo que los ingenieros llaman "terreno fluido" (mezclas de arena, tierra, barro y hierba )
Dadas las muchas innovaciones biológicas inspiradas en la robótica, un equipo de investigadores de Georgia Tech tuvo una idea: basar un diseño en criaturas del desierto como lagartos de cola de cebra que pueden trepar por una superficie arenosa suelta sin disminuir la velocidad. Sus esfuerzos les permitieron crear este pequeño dispositivo de seis patas, presentado en un artículo publicado hoy en Science, que puede atravesar una superficie granular de una manera que recuerda a un reptil.
El equipo de investigación, dirigido por Chen Li, diseñó el dispositivo después de estudiar la locomoción de varias criaturas y simular matemáticamente el rendimiento de diferentes tipos de piernas (que varían en número, forma y longitud) en varios entornos distintos. Esperan que su investigación estimule el desarrollo de un campo que denominaron "terradinámica", así como la aerodinámica se preocupa por el rendimiento de los vehículos alados en el aire, su campo estudiará el movimiento de los vehículos con patas en superficies granulares.
Para diseñar su robot, utilizaron estas simulaciones para determinar las longitudes exactas de las piernas, las velocidades de movimiento y los niveles de fuerza que impulsarían los dispositivos a través de una superficie suelta sin hacer que se hundan demasiado profundamente. Luego imprimieron una variedad de tipos de patas con una impresora 3D y construyeron robots para probarlos en el laboratorio.
Uno de sus hallazgos más interesantes es que se aplican los mismos tipos de principios de diseño para la locomoción en una variedad de superficies granulares, incluidas semillas de amapola, cuentas de vidrio y arena natural. Sus simulaciones y experimentos en el mundo real revelaron que las patas en forma de C generalmente funcionaban mejor, pero que cualquier tipo de extremidades en forma de arco funcionaban relativamente bien porque extendían el peso del dispositivo sobre superficies de piernas largas (aunque estrechas) a medida que las piernas salen en contacto con el suelo en el transcurso de un paso.
Los investigadores descubrieron que las extremidades en forma de C funcionan mejor para moverse rápidamente sobre superficies granulares, tanto en lagartos como en robots. Las representaciones discontinuas, sólidas y punteadas en C y D son posiciones iniciales, medias y tardías de la pierna durante una zancada. Las flechas indican direcciones de movimiento para regiones específicas de las piernas. Imagen vía Science / Li et. Alabama.
Las aplicaciones de este tipo de investigación son amplias: este robot en particular, dicen los investigadores, podría convertirse en un dispositivo útil de búsqueda y rescate o exploración, mientras que los principios derivados del campo de la terradinámica podrían ser útiles en el diseño de sondas para explorar otros planetas en el futuro. También podrían ayudar a los biólogos a comprender mejor cómo se han desarrollado las formas de vida aquí en la Tierra para moverse a través de la superficie de nuestro planeta.
