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Estos robots con patas actúan como un enjambre para resolver problemas

Estos dispositivos inteligentes inspirados en animales con múltiples patas pueden participar en tareas de rescate o exploración espacial. Metro averigua qué hay detrás del invento

La industria de la robótica sigue creciendo. Su mercado mundial estaba valorado en 27.730 millones de dólares en 2020 y se espera que alcance los 74.100 millones de dólares en 2026, registrando una tasa de crecimiento anual del 17,45%. Con frecuencia aparecen en todo el mundo nuevos robots que realizan tareas increíbles. Y una de las innovaciones más recientes son los robots enjambre que pueden actuar en grupo.

Recientemente, Yasemin Ozkan-Aydin, profesora asistente de ingeniería eléctrica de la Universidad de Notre Dame, publicó una investigación en la revista Science Robotics, en la que propuso el desarrollo de robots multipatas capaces de maniobrar en entornos difíciles y realizar tareas complicadas de forma colectiva, imitando a los insectos del mundo real.

Para el estudio, Ozkan-Aydin planteó la hipótesis de que una conexión física entre robots individuales podría mejorar la movilidad de un sistema colectivo de patas terrestres. Los robots individuales pueden realizar tareas sencillas o pequeñas, como desplazarse por una superficie lisa o transportar un objeto ligero, pero si la tarea supera la capacidad de la unidad individual, los robots se conectarían físicamente entre sí para formar un sistema mayor y superar colectivamente los problemas.

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“Cuando las hormigas recogen o transportan objetos, si una se encuentra con un obstáculo, el grupo trabaja colectivamente para superarlo. Si hay un hueco en el camino, por ejemplo, formarán un puente para que las otras hormigas puedan atravesarlo, y esa es la inspiración de este estudio”, explicó Ozkan-Aydin a Metro.

Con una impresora 3D, la ingeniera de robótica construyó robots de cuatro patas de entre 15 y 20 centímetros de longitud. Cada uno estaba equipado con una batería de polímero de litio, un microcontrolador y tres sensores: un sensor de luz en la parte delantera y dos sensores táctiles magnéticos en la parte delantera y trasera, que permitían a los robots conectarse entre sí.

“Este estudio se inspira en los animales de múltiples patas (como los ciempiés o los milpiés) que pueden moverse eficazmente en diversos terrenos con cuerpos y extremidades flexibles y en los colectivos de hormigas que pueden autoorganizarse y crear estructuras (como puentes) para resolver problemas”.

—  Yasemin Ozkan-Aydin, ingeniera en robótica y profesora asistente de ingeniería eléctrica en la Universidad de Notre Dame

Sin embargo, Ozkan-Aydin dijo que su diseño aún debe ser mejorado. Pero espera que los resultados del estudio sean útiles para crear enjambres de bajo costo que puedan adaptarse a situaciones imprevistas y realizar tareas cooperativas en el mundo real.

15-20

centímetros es el tamaño de los robots enjambre.

Otros tres robots enjambre

Kilobots

Los kilobots son un sistema robótico de bajo costo y fácil de usar para avanzar en el desarrollo de “enjambres” de robots. Fueron desarrollados por el Instituto Wyss de la Universidad de Harvard.

Swarmanoids

El proyecto europeo Swarmanoid propone una forma muy innovadora de construir robots capaces de adaptarse a entornos artificiales.

Algoritmo para robots enjambre

Investigadores de la Universidad Northwestern de Evanston (EE.UU.) han desarrollado y probado un algoritmo para un enjambre descentralizado de 100 robots que les permite converger de forma fiable, segura y eficiente para adoptar una forma predeterminada en menos de un minuto.

4 preguntas a...

Yasemin Ozkan-Aydin,
ingeniera de robótica y profesora adjunta de ingeniería eléctrica en la Universidad de Notre Dame

P: ¿Cómo empezó a investigar los enjambres de robots con patas?

- Los robots con patas tienen habilidades que les permiten desenvolverse en entornos difíciles, como terrenos accidentados y espacios reducidos. El uso de las extremidades ofrece un soporte corporal eficaz, permite una rápida maniobrabilidad y facilita el cruce de obstáculos. Sin embargo, los robots con patas se enfrentan a retos de movilidad únicos en entornos terrestres, lo que se traduce en un rendimiento locomotor reducido.

En este estudio, planteamos la hipótesis de que una conexión física entre robots individuales (como la formación de puentes de colectivos de hormigas) puede mejorar la movilidad de un sistema colectivo de extremidades terrestres. Los robots individuales realizan tareas sencillas o pequeñas, como la locomoción sobre una superficie lisa o el transporte de un objeto ligero, pero si la tarea supera la capacidad de la unidad individual, los robots se conectan físicamente y forman un sistema multipatas mayor (como los ciempiés) para superar colectivamente los problemas.

P: ¿Se ha inspirado en los sistemas biológicos?

- Sí. Los sistemas naturales actúan como ingenieros para resolver problemas técnicos en el mundo real. Podemos utilizar los conocimientos de la biología para desarrollar sistemas de ingeniería.

P: ¿Cuáles son los principales retos del desarrollo de estos robots?

- El principal reto es encontrar los componentes adecuados, como motores, sensores, batería, que permitan a los robots realizar las tareas deseadas en el mundo real. También hay que disminuir el número de componentes para simplificar el sistema de control y reducir el coste de fabricación.

P: ¿Cuáles son las ventajas de los robots enjambre?

- En un enjambre, los robots individuales se mueven de forma autónoma (lo que significa que cada robot tiene capacidad de procesamiento y detección) e interactúan con otros robots y con el entorno sin ningún sistema de control central. Las ventajas del enjambre son: el enjambre es robusto ante las perturbaciones y los fallos, es escalable y se adapta según el entorno y las tareas.

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