Construyendo un perro robot corriendo...

Los ingenieros del Laboratorio de Fabricación y Diseño de Robots Computacionales (CREATE) de EPFL, dirigidos por la Prof. Josie Hughes, están ideando nuevas formas de construir robots que posean capacidades nunca antes vistas. Por ejemplo, Hughes y otros dos investigadores utilizaron ChatGPT para diseñar una pinza robótica para cosechar tomates. Y Mickaël Achkar utilizó datos de captura de movimiento de perros vivos para construir uno robótico. Más específicamente, Achkar estudió los mecanismos biológicos de los perros para crear un diseño de robot más inteligente y construir un prototipo que pueda funcionar por sí solo una vez que se ponga en movimiento, sin activar sus motores.

"Quería diseñar un robot con características animales, teniendo en cuenta que los animales, al igual que los humanos, se mueven de formas muy diversas", afirma Achkar. "Pero la mayoría de estos movimientos se ejecutan mediante unas pocas articulaciones". Por lo tanto, se inspiró en los procesos de control motor de los animales para guiarse en el diseño de su robot.

Achkar podría haber elegido casi cualquier animal (un saltamontes, un ratón, un elefante o un guepardo, por ejemplo), pero un perro resultó ser la elección obvia. "Encontramos un amplio conjunto de datos sobre el movimiento de los perros, ¡e incluso estaba disponible en código abierto!" él dice. El primer paso fue extraer datos sobre los movimientos sinérgicos de los perros y luego estructurar los datos para que pudieran "resumirse" de manera significativa, mediante un método conocido como análisis de componentes principales. Básicamente, esto implicó agrupar los datos en varios vectores que describían los ejes principales del movimiento del perro y utilizar esta información para establecer especificaciones exactas para el robot.

Metal, poleas, cables y tornillos.

El perro robótico de Achkar tiene simetría bilateral. Cada una de las cuatro patas del robot tiene tres articulaciones y cada articulación está coordinada con las demás. Esta última característica es el beneficio adicional que permite al robot de Achkar correr de la misma manera (y con toda la agilidad) que un perro real. Para construir el prototipo, Achkar utilizó varillas de metal como huesos, poleas impresas en 3D como articulaciones, cables delgados como tendones y algunos tornillos para mantenerlo todo junto.

Los ingenieros compraron una cinta de correr para probar su prototipo. Descubrieron que una vez que el robot se ponía en marcha, podía funcionar de forma autónoma sin tener que activar sus motores de control. "Al principio pensamos que podría haber sido una casualidad", dice Achkar. "Así que cambiamos ligeramente el diseño y probamos el robot nuevamente, y ya no podía funcionar". Sin embargo, el equipo de investigación terminó agregando un contrapeso, similar a un péndulo, para que el robot pudiera permanecer en movimiento una vez que comenzara. "El contrapeso utiliza resonancia para inyectar energía", dice Achkar. Francesco Stella, estudiante de doctorado en CREATE y supervisor del proyecto, añade: "Diseñamos el cuerpo del robot para que pueda responder automáticamente, de forma muy parecida a como una trucha comienza a nadar automáticamente cuando se la coloca en el agua".

Articulaciones que se mueven en sinergia.

No obstante, los motores de control del robot son útiles para lograr un rango de movimiento más amplio. Por ejemplo, puede saltar y superar obstáculos sin la ayuda de su contrapeso. "Nos gustaría mejorar nuestro diseño con los motores, pero por ahora el prototipo no es muy robusto", dice Achkar. Eso no le impidió poner a prueba al perro mecánico, colocándole, por ejemplo, un palo entre las patas para ver cómo respondía. Sin inmutarse, el robot reanudó automáticamente su elegante galope. Y en la cinta de correr alcanza fácilmente una velocidad de 6 km/h.

"Nuestro objetivo no es competir con perros robóticos de ultra alta tecnología, sino explorar diseños de robots bioinspirados", dice Achkar. “Esto implica perfeccionar el diseño fundamental de un robot y modificar sus propiedades pasivas para que sólo se necesiten sistemas de control simples, todo ello mientras se maximizan las capacidades del robot. Lo que hemos hecho aquí (diseñar las articulaciones para que funcionen en sinergia) ya ha demostrado ser útil para crear manos robóticas y otras partes del cuerpo”.

Achkar envió su trabajo de investigación a una revista científica para su publicación y debería aparecer en los próximos meses. Ahora que completó su maestría en ingeniería robótica, Achkar planea regresar a Montreal. Llegó a EPFL desde Canadá después de obtener una licenciatura en ingeniería mecánica de la Universidad McGill. ¿Por qué eligió EPFL? Porque ofrecía una educación excelente y estaba ubicada en una parte de Europa de habla francesa. También le dio la oportunidad de descubrir el apasionante mundo de la robótica.

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