Los actuadores neumáticos impulsan a los robots a velocidades Cheetah

Apr 03, 2024

cámara lentagli/iStock

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Los robots de cuatro patas se han vuelto cada vez más populares en los últimos años gracias a su versatilidad y agilidad. Impulsados ​​por motores eléctricos, estos robots cuadrúpedos pueden ofrecer un control preciso y un movimiento ágil, y en los últimos años han llegado al mercado varios perros robot centrados en el consumidor.

Sin embargo, hay una cosa que los motores eléctricos no pueden igualar: el poder instantáneo de los músculos biológicos.

Ahí es donde entran los actuadores hidráulicos, que permiten a robots como el Atlas de Boston Dynamic realizar hazañas impresionantes como volteretas hacia atrás. Sin embargo, recientemente, la Unidad Africana de Robótica de la Universidad de Ciudad del Cabo (Sudáfrica) ha recurrido a un método de movimiento más tradicional para sus robots: la neumática.

Inspirándose en los rápidos movimientos de los guepardos, los investigadores han estado explorando el potencial de la neumática como alternativa a la hidráulica. Al utilizar gas como fluido de trabajo en lugar de líquido, la neumática ofrece una alta relación fuerza-peso de una forma simple y rentable.

La neumática también proporciona un cumplimiento integrado, del que carece la hidráulica. Aunque la neumática no es fácil de controlar, los investigadores han descubierto que puede que no sea necesario un control complicado para hacer que un robot funcione como un guepardo.

Los guepardos son los animales terrestres más rápidos de la Tierra y son famosos por correr velocidades de 70 millas por hora (113 kilómetros por hora) en ráfagas cortas. Durante este breve estallido de aceleración, los guepardos pueden cubrir una distancia de alrededor de 460 metros (1509 pies) y tardar tan solo 3 segundos en alcanzar su velocidad máxima.

Amir Patel, profesor asociado de la Universidad de Ciudad del Cabo, explica: "Estamos argumentando que tal vez no sea necesario un control fino de la fuerza para una maniobrabilidad rápida".

Si bien la hidráulica es más compleja, costosa y complicada si explota, la neumática ofrece una alternativa poderosa pero que se pasa por alto. Los animales que requieren movimientos explosivos de sus extremidades, como los guepardos, podrían ser una inspiración para aprovechar el potencial de la neumática.

Patel y su equipo han construido un robot cuadrúpedo llamado Kemba para explorar la rápida aceleración y maniobrabilidad que puede ofrecer la neumática.

Mira a Kemba en acción a continuación:

Con el apoyo de una pluma, Kemba, que pesa 7 kilogramos, puede saltar repetidamente a una altura de 0,5 metros con aterrizajes controlados y alcanzar una altura máxima de salto de 1 metro.

Sin embargo, la investigación no se centra únicamente en la altura del salto o la velocidad máxima. Patel enfatiza que se concentran en la fase transitoria de la locomoción, como la aceleración rápida desde un punto muerto o el reposo al caminar a alta velocidad. Esta fase del movimiento, que a menudo se pasa por alto, es crucial para comprender todas las capacidades de los robots con patas.

Si bien Kemba está actualmente atado y hay planes para futuras actualizaciones, como agregar una columna vertebral y una cola, el potencial del enfoque neumático es prometedor.

Patel imagina que Kemba se convertirá en una plataforma que los biólogos podrían utilizar para estudiar la biomecánica del movimiento animal. Reducir el costo de los robots con patas es un beneficio adicional del enfoque neumático, que eventualmente podría hacer que los robots con patas sean más accesibles para un público más amplio.

Si bien todavía queda un largo camino por recorrer antes de que los robots con patas puedan igualar las capacidades de los guepardos reales, la innovadora combinación de motores neumáticos y eléctricos ofrece nuevas posibilidades de rápida aceleración y maniobrabilidad.