La física de caminar para animales y robots de varias patas es más simple de lo que se pensaba. Ese es el hallazgo descrito por un equipo de especialistas en robótica, físicos y biólogos en la edición del 5 de septiembre de Proceedings of the National Academy of Sciences. en un artículo titulado "Caminar es como deslizarse:una visión unificadora de la locomoción basada en datos".

"Esto es importante porque permitirá a los robóticos construir modelos mucho más simples para describir la forma en que los robots caminan y se mueven por el mundo", dijo el coautor del artículo Nick Gravish, miembro de la facultad del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de California San Diego.

Los investigadores habían estudiado previamente el caminar de las hormigas y querían ver cómo sus hallazgos podrían aplicarse a los robots. En el proceso, descubrieron una nueva relación matemática entre caminar, saltar, deslizarse y nadar en fluidos viscosos para robots y animales de varias patas.

El equipo estudió varias colonias de hormigas argentinas en UC San Diego y dos tipos diferentes de robots de múltiples patas en la Universidad de Michigan.

"Las hormigas argentinas son muy fáciles de estudiar en el laboratorio", dijo la coautora del artículo Glenna Clifton, miembro de la facultad de la Universidad de Portland, quien realizó la mayor parte de la investigación sobre hormigas mientras era becaria postdoctoral en el laboratorio de Gravish en UC San Diego.

Las hormigas argentinas son buenas caminantes que pueden recorrer largas distancias en varios terrenos. Estas hormigas también se aclimatan fácilmente a los entornos de laboratorio, reconstruyendo sus colonias rápidamente. Luego, los investigadores pueden motivarlos a caminar colocando alimentos en lugares específicos. "Estas hormigas establecerán senderos de alimentación y los seguirán", dijo Clifton. "Se recuperan rápidamente y no guardan rencor".

Para estudiar estos diferentes animales y robots, los investigadores utilizaron un algoritmo desarrollado por el grupo de investigación de Shai Revzen en la Universidad de Michigan, que convierte movimientos corporales complejos en formas. "Este algoritmo nos permite crear una relación simple entre la postura en la que se encuentra y hacia dónde se moverá a continuación", dijo Gravish.

Los investigadores encontraron que los mismos algoritmos podrían aplicarse tanto a las hormigas como a los dos tipos diferentes de robots en el estudio, a pesar de que la cantidad de movimientos de deslizamiento cuando caminan difiere ampliamente. Las hormigas argentinas tampoco resbalan mucho cuando caminan, solo el 4,7% del movimiento total. Por el contrario, ese porcentaje de deslizamiento es del 12% al 22% para el robot BigANT de seis patas y del 40% al 100% para los robots multipod con seis a 12 patas en el estudio, que a veces se arrastran.

Mediante el uso de este modelo, los investigadores pueden predecir hacia dónde se moverá el insecto o el robot simplemente en función de la postura, o forma, que estén adoptando. "Esto proporciona un modelo universal de ubicación que se aplica siempre que el movimiento esté dominado por la fricción con el entorno", escriben los investigadores.

Las matemáticas que usaron los investigadores no son nuevas. Pero se entendió que las matemáticas solo se aplicaban a deslizarse y nadar en líquidos viscosos. El equipo demostró que las mismas ecuaciones se aplican a la marcha con varias piernas, ya sea que los andadores se resbalen o no. Además, se aplican las mismas reglas desde los insectos de escala milimétrica, como las hormigas, hasta los robots de escala métrica. Una de las primeras versiones del título del artículo era "caminar como un gusano".

"La universalidad de este enfoque puede tener aplicaciones en el diseño de robots y la planificación del movimiento, y proporciona información sobre la evolución y el control de la locomoción con patas", escriben los investigadores.

Los investigadores plantean la hipótesis de que estos principios universales pueden tener implicaciones para comprender las principales transiciones evolutivas, por ejemplo, de nadar a caminar. Dado que caminar, incluso resbalando, sigue los mismos principios generales de control que la natación viscosa, es posible que los primeros animales terrestres ya tuvieran los circuitos neuronales necesarios para la locomoción en tierra.

Los investigadores no estudiaron a las criaturas de dos patas, pero el modelo se aplicaría a ellas siempre que se muevan lentamente, tengan ambos pies en el suelo al mismo tiempo y no se caigan. (Imagínese a Michael Jackson haciendo el paseo lunar.)

El equipo aún tiene que hacer más ajustes para comprender, por ejemplo, el papel que juegan las fuerzas de fricción en el modelo.

"De cualquier manera, caminar puede ser mucho más simple de lo que solemos pensar", dijo Gravish. + Explora más

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