Piernas más veloces para robots de asistencia en catástrofes

Imagen del prototipo en el laboratorio.

Investigadores del Departamento de Ingeniería Electrónica y Automática de la Universidad de Jaén, en colaboración con la Universidad de Castilla la Mancha, han desarrollado nuevas piernas para robots de asistencia que aumentan su velocidad y reducen su consumo de energía. Los expertos ya han empleado estas articulaciones en la construcción de un prototipo completo, más rápido y autónomo, destinado a trabajar sobe ciertos terrenos transportando material médico en zonas, por ejemplo, donde se ha producido un conflicto militar o algún tipo de catástrofe natural.

Según apuntan los especialistas, a diferencia de la mayoría de robots de asistencia, este nuevo prototipo de autómata resulta más sencillo de controlar, ya que no trata de imitar estructuras de animales como la araña o el lagarto, que constituyen los modelos más utilizados en el diseño robótico. “Este diseño alternativo permite al robot llegar antes a zonas de conflicto, reduciendo con ello el tiempo que suele tardar en llegar el material médico en situaciones de asistencia a posibles heridos”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Jaén, Ángel Gaspar.

Ángel Gaspar González y Antonio González, parte del equipo de investigación responsable del diseño de las articulaciones y posterior construcción del prototipo.

De este modo, en el artículo ‘Improving the energy efficiency and speed of walking robots’, publicado en la revista Mechatronics, los expertos resumen el diseño y posterior acoplamiento de nuevas piernas para robots que aumentan su velocidad hasta alcanzar un metro por segundo (m/s). “Al incluir tanto los motores responsables del movimiento del robot como el resto de sistemas de control en la ‘cadera’, disminuyen el peso de sus articulaciones móviles y también su inercia, lo que permite alcanzar una velocidad superior al resto de robots diseñados en nuestro país”, argumenta Gaspar.

Asimismo, los investigadores también han mejorado otros parámetros como su autonomía y control, ya que es posible coordinar sus movimientos desde cualquier tipo de ordenador o portátil. “Al producirse un consumo menor de energía, el tiempo de funcionamiento del robot aumenta. Además, no requiere de grandes equipos tecnológicos para su manejo”, comenta.

Desarrollo del prototipo

El desarrollo del prototipo final, formado por cuatro piernas que se insertan en una base destinada al transporte del material, se inició en el laboratorio del Departamento de Ingeniería Electrónica y Automática de la Universidad de Jaén, donde los expertos comenzaron con el estudio y diseño de las articulaciones.  “En primer lugar, revisamos las características de los robots con patas e identificamos que las principales limitaciones estaban asociados al intento de imitar estructuras de reptiles o insectos”, sostiene Gaspar.

Y añade: “Decidimos aplicar a las piernas una estructura que permitiese movimientos independientes en horizontal y en vertical, de forma que asignamos dos motores, uno por cada trayectoria, que instalamos en la cadera”.

Tras confirmar el correcto funcionamiento de las articulaciones por separado, los especialistas construyeron un prototipo del robot completo y programaron sus primeros pasos en el ordenador, incorporando para ello ruedas en sus piernas traseras. “Finalmente, en diferente circuitos instalados en el laboratorio, comprobamos como éste alcanzaba una velocidad de un metro por segundo y lo hacía de forma sostenida en el tiempo”, argumenta el investigador.

Andar independiente

Además de asistencia en catástrofes, los investigadores apuntan nuevas aplicaciones para este nuevo prototipo de autómata. “Una vez mejorada su capacidad de carga, también pueden resultar útiles en trabajos como, por ejemplo, eliminar el riesgo de incendios participando en la creación de cortafuegos o la destrucción de ramajes”, expone.

Estos datos han permitido a los expertos profundizar en el estudio de nuevas funcionalidades que mejoren el modelo actual y que están principalmente vinculadas a la incorporación de sensores que permitan al robot superar obstáculos y, en definitiva, andar de forma independiente. “Estamos trabajando para incluir el sentido de la percepción en el robot, de forma que no hubiera que programar en el ordenador cada uno de sus pasos y el robot, por sí sólo, fuese capaz, por ejemplo, de subir escaleras”, apostilla.

Estos resultados son fruto del proyecto Vehículo robotizado de locomoción híbrida para entornos altamente desestructurados con orientación visual, financiado por la Junta de Comunidades de Castilla la Mancha.

Referencia

Ángel Gaspar González-Rodríguez, Antonio González-Rodríguez y Fernando Castillo-García. Improving the energy efficiency and speed of walking robots. Mechatronics. Volume 24, Issue 5, August 2014, Pages 476–488.

Imágenes:

Ángel Gaspar González y Antonio González, parte del equipo de investigación responsable del diseño de las articulaciones y posterior construcción del prototipo.

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/15988282452/

Imágenes del prototipo en el laboratorio.

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/15988282522/

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/15369328383/

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