En las fábricas y almacenes de hoy, no es raro ver robots zumbando, transportar artículos o herramientas de una estación a otra. En la mayor parte, los robots navegan con bastante facilidad a través de diseños abiertos. Pero les resulta mucho más difícil pasar por espacios estrechos para realizar tareas como alcanzar un producto en la parte posterior de un estante desordenado, o serpentear alrededor de las piezas del motor de un automóvil para desenroscar una tapa de aceite.

Ahora los ingenieros del MIT han desarrollado un robot diseñado para extender un apéndice en forma de cadena lo suficientemente flexible como para girar y girar en cualquier configuración necesaria. pero lo suficientemente rígido para soportar cargas pesadas o aplicar torque para ensamblar piezas en espacios reducidos. Cuando la tarea esté completa, el robot puede retraer el apéndice y extenderlo nuevamente, en una longitud y forma diferente, para adaptarse a la siguiente tarea.

El diseño del apéndice está inspirado en la forma en que crecen las plantas, que implica el transporte de nutrientes, en forma fluidizada, hasta la punta de la planta. Allí, se convierten en material sólido para producir, poco a poco, un tallo de apoyo.

Igualmente, el robot consta de un "punto de crecimiento, "o caja de cambios, que tira de una cadena suelta de bloques entrelazados dentro de la caja. Los engranajes en la caja luego bloquean las unidades de cadena juntas y sacan la cadena, unidad por unidad, como un apéndice rígido.

Los investigadores presentaron el "robot en crecimiento" inspirado en plantas esta semana en la Conferencia Internacional IEEE sobre Robots y Sistemas Inteligentes (IROS) en Macao. Ellos imaginan que las pinzas, cámaras, y otros sensores podrían montarse en la caja de cambios del robot, lo que le permite serpentear a través del sistema de propulsión de una aeronave y apretar un tornillo suelto, o para alcanzar un estante y agarrar un producto sin perturbar la organización del inventario circundante, entre otras tareas.

"Piense en cambiar el aceite de su automóvil, "dice Harry Asada, profesor de ingeniería mecánica en el MIT. "Después de abrir el techo del motor, tienes que ser lo suficientemente flexible para hacer giros cerrados, izquierda y derecha, para llegar al filtro de aceite, y luego tienes que ser lo suficientemente fuerte como para girar la tapa del filtro de aceite y quitarlo ".

"Ahora tenemos un robot que potencialmente puede realizar tales tareas, "dice Tongxi Yan, un ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Asada, quien dirigió el trabajo. "Puede crecer, retraer, y crecer de nuevo a una forma diferente, para adaptarse a su entorno ".

El equipo también incluye a la estudiante graduada del MIT Emily Kamienski y al académico visitante Seiichi Teshigawara, quien presentó los resultados en la conferencia.

El ultimo pie

El diseño del nuevo robot es una rama del trabajo de Asada para abordar el "último problema de un pie", un término de ingeniería que se refiere al último paso. o pie, de la tarea o misión exploratoria de un robot. Mientras que un robot puede pasar la mayor parte de su tiempo atravesando espacios abiertos, el último pie de su misión puede implicar una navegación más ágil a través de más estrechos, espacios más complejos para completar una tarea.

Los ingenieros han ideado varios conceptos y prototipos para abordar el último problema de un pie, incluyendo robots hechos de soft, materiales en forma de globos que crecen como enredaderas para pasar a través de grietas estrechas. Pero Asada dice que estos robots extensibles suaves no son lo suficientemente resistentes para soportar "efectores finales, "o complementos como pinzas, cámaras, y otros sensores que serían necesarios para realizar una tarea, una vez que el robot se ha abierto camino hasta su destino.

"Nuestra solución no es realmente sencilla, pero un uso inteligente de materiales rígidos, "dice Asada, quien es el profesor de ingeniería de la Fundación Ford.

Eslabones de la cadena

Una vez que el equipo definió los elementos funcionales generales del crecimiento de las plantas, buscaban imitar esto en un sentido general, en un robot extensible.

"La realización del robot es totalmente diferente a una planta real, pero presenta el mismo tipo de funcionalidad, en un cierto nivel abstracto, "Dice Asada.

Los investigadores diseñaron una caja de cambios para representar la "punta de crecimiento, "similar al capullo de una planta, dónde, a medida que fluyen más nutrientes hacia el sitio, la punta saca un vástago más rígido. Dentro de la caja, se ajustan a un sistema de engranajes y motores, que funciona para extraer un material fluidizado, en este caso, una secuencia flexible de unidades de plástico impresas en 3-D entrelazadas entre sí, similar a una cadena de bicicleta.

A medida que la cadena se introduce en la caja, gira alrededor de un cabrestante, que lo alimenta a través de un segundo conjunto de motores programados para bloquear ciertas unidades en la cadena a sus unidades vecinas, creando un apéndice rígido cuando sale de la caja.

Los investigadores pueden programar el robot para bloquear ciertas unidades juntas mientras dejan otras desbloqueadas. para formar formas específicas, o "crecer" en ciertas direcciones. En experimentos, pudieron programar el robot para que girara alrededor de un obstáculo a medida que se extendía o crecía desde su base.

"Se puede bloquear en diferentes lugares para curvarlo de diferentes maneras, y tener una amplia gama de movimientos, "Yan dice.

Cuando la cadena está bloqueada y rígida, es lo suficientemente fuerte para soportar un pesado, una libra de peso. Si se colocara una pinza en la punta de crecimiento del robot, o caja de cambios, los investigadores dicen que el robot podría crecer lo suficiente como para deambular por un espacio estrecho, luego aplique suficiente torque para aflojar un perno o desenroscar una tapa.

El mantenimiento automático es un buen ejemplo de las tareas en las que el robot podría ayudar, según Kamienski. "El espacio debajo del capó es relativamente abierto, pero es en ese último tramo donde tienes que navegar alrededor de un bloque de motor o algo para llegar al filtro de aceite, que un brazo fijo no podría moverse. Este robot podría hacer algo así ".