Crédito:Kottege et al.
Los robots de varias patas son capaces de navegar por una variedad de terrenos complejos y no estructurados. Sus muchos grados de libertad les permiten adaptar su postura para caminar para navegar por varios entornos desafiantes, incluidos los espacios confinados.
Sin embargo, las plataformas de múltiples patas más populares y de uso común no pueden realizar esta adaptación de forma autónoma. Para abordar esta limitación, investigadores de CSIRO (Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth), en colaboración con ETH Zürich, recientemente idearon un nuevo enfoque que permite a los robots con patas cambiar de forma autónoma la forma de su cuerpo en función del entorno en el que operan.
"Hemos estado investigando robots con patas y desarrollando nuestros propios robots con patas durante los últimos ocho años, "Navinda Kottege, investigador principal del equipo que llevó a cabo el estudio, dijo a TechXplore. "Estos robots de varias patas tienen muchos grados de libertad (p. Ej., Weaver tiene 30 articulaciones) lo que les permite tener muchas posturas diferentes cuando caminan. Cuando desplegamos nuestros robots en entornos confinados complejos, como minas subterráneas, cavidades del techo o áreas bajo el piso, nos dimos cuenta de que necesitan cambiar la configuración de sus piernas y cuerpo (es decir, la postura) para pasar por espacios estrechos, caminar sobre obstáculos altos o gatear por debajo de voladizos bajos. Este requisito es lo que motivó esta investigación ".
Crédito:Kottege et al.
El reciente estudio realizado por Kottege y sus colegas se inspira en la robótica blanda, proponiendo una abstracción de cuadro delimitador deformable del modelo de robot, combinado con estrategias de mapeo y planificación. Para mapear, los investigadores utilizaron mapas de múltiples elevaciones centrados en el robot generados a través de sensores de distancia montados en el robot. Para la planificación de rutas, utilizaron un algoritmo de optimización de trayectoria llamado CHOMP, que puede crear trayectorias suaves mientras evita obstáculos.
"Los sensores montados en el robot, en este caso, un sensor 3D basado en una cámara estéreo, proporcionar una nube de puntos 3D del entorno circundante, "Dijo Kottege." Esencialmente, se trata de una serie de distancias desde el robot a varios objetos en su entorno circundante. Esta información geométrica se convierte en un mapa de múltiples elevaciones donde se identifican los pisos y techos, informando al robot del espacio por el que necesita caminar ".
El enfoque ideado por Kottege y sus colegas modela un robot como una caja delimitadora deformable, que puede deformarse dentro de sus límites articulares específicos, para pasar por espacios estrechos. Los investigadores también desarrollaron una serie de algoritmos que permiten que esta representación deformada del cuadro delimitador se asigne a un conjunto de ángulos de articulación. que luego se alimentan al robot, permitiéndole adaptar de forma autónoma su postura mientras navega por los espacios reducidos.
Crédito:Kottege et al.
"Los métodos que hemos desarrollado no están vinculados a un sensor en particular ni a un robot con patas en particular, "Explicó Kottege." Estos hallazgos se pueden aplicar a los datos provenientes de cualquier sensor que proporcione una nube de puntos 3D del entorno (por ejemplo, Lidars, Cámaras ToF) y cualquier robot con suficientes grados de libertad que permitan modelarlo como un cuadro delimitador deformable. La aplicación de estos resultados puede dar a los robots del futuro la capacidad de adaptar eficazmente sus posturas en aplicaciones del mundo real, como búsqueda y rescate en una mina colapsada o después de un terremoto para atravesar espacios confinados difíciles y complejos y llegar a los sobrevivientes a tiempo ".
Los investigadores implementaron y evaluaron su método propuesto tanto en simulaciones como en el robot hexápodo Weaver de CSIRO. que mide 33 centímetros de alto y 82 centímetros de ancho, al caminar normalmente. Pudieron alcanzar la navegación bajo 25 centímetros de obstáculos colgantes, a través de huecos de 70 centímetros de ancho y obstáculos de más de 22 centímetros de altura, tanto en espacios de prueba artificiales como en entornos realistas, como un túnel minero subterráneo. En el futuro, su modelo podría aplicarse a robots con patas que necesitan operar en minas, sitios de construcción, edificios dañados, y otros entornos desafiantes.
"Ahora continuaremos trabajando en el desarrollo de robots de patas robustos y eficientes capaces de operar en entornos complejos del mundo real dirigidos a aplicaciones como búsqueda y rescate, especialmente en entornos subterráneos sin cobertura GPS, ", Dijo Kottege." Esta es un área de trabajo rica en problemas de investigación que van desde el diseño de mecanismos, detección y percepción de robots hasta localización y navegación, por nombrar algunos ".
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