Un enfoque para permitir la locomoción y manipulación en un robot inspirado en una serpiente

Los robots inspirados en serpientes pueden tener varias ventajas sobre los robots convencionales con ruedas o patas. Por ejemplo, los robots deslizantes pueden adaptar la forma de su cuerpo, entrar en espacios estrechos y moverse libremente en entornos inaccesibles tanto para los humanos como para otros robots.

Sin embargo, a diferencia de muchos robots con ruedas y patas, la mayoría de los robots con forma de serpiente no pueden agarrar ni manipular objetos. Esto limita significativamente sus aplicaciones en el mundo real, ya que les impide completar tareas que implican interacciones más avanzadas con su entorno.

Un equipo de investigación del Silicon Synapse Lab de la Universidad Northeastern, supervisado por el Prof. Alireza Ramezani, introdujo recientemente un nuevo enfoque que podría permitir que robots con forma de serpiente muevan y manipulen objetos simultáneamente. Este enfoque, presentado en un artículo prepublicado acerca de arXivse implementó inicialmente en COBRA, una plataforma de robótica desarrollada por un grupo de estudiantes del Noreste como parte de los BIG Idea Competitions.

«Hemos estado desarrollando el robot serpiente COBRA durante casi tres años», dijo a Tech Xplore Adarsh ​​​​Salagame, estudiante de doctorado en la Universidad Northwestern. “Este proyecto comenzó como un medio para explorar capacidades de locomoción alternativas.

«A diferencia de los robots estándar con ruedas o patas, los robots serpiente suelen exhibir capacidades de locomoción versátiles, ya que pueden transformarse en diferentes formas y es posible controlar qué partes de su cuerpo están en contacto con el suelo. Esto implica una regulación más precisa de las fuerzas de contacto. , en comparación con los robots con ruedas o patas, que sólo tienen partes específicas del cuerpo que tocan el suelo».

Al permitir que el robot COBRA se transformara en diferentes formas, Salagame y sus colegas pudieron ampliar sus capacidades de locomoción, demostrando cinco tipos diferentes de estilos de locomoción. Posteriormente, también comenzaron a explorar la posibilidad de mejorar las habilidades de manipulación de objetos del robot.

“Para hacer que el robot COBRA sea aún más funcional y versátil, ampliando sus aplicaciones a áreas más allá de las cubiertas por los robots tradicionales, surgió la idea de la locomanipulación de objetos, que implica locomoción y manipulación juntas”, dijo Salagame. «Eso es lo que logramos con COBRA».

El robot COBRA tiene un mecanismo de agarre integrado en su cabeza, que está diseñado para ayudar al robot durante un modo específico de locomoción, conocido como volteo. Mientras el robot cae, su cabeza y su cola se unen para formar una estructura similar a una rueda, lo que le permite rodar pasivamente cuesta abajo a gran velocidad.

«Reutilizamos la garra del robot para encerrarlo en una caja, recogerlo y moverlo a una ubicación diferente», dijo Salagame. «Esto nos da la capacidad de manipular hábilmente una caja y movernos por espacios reducidos, pendientes o áreas donde los robots estándar no podrían operar».

Para realizar el enfoque de manipulación de locomotoras propuesto, Salagame y sus colegas desarrollaron un planificador basado en optimización que considera las fuerzas de reacción del suelo para planificar los movimientos de los robots y las estrategias de manipulación de objetos. En su artículo reciente, los investigadores probaron este planificador y demostraron su viabilidad.

«Primero probamos este enfoque estudiando el comportamiento de bucle abierto en el robot real», dijo Salagame. «El siguiente paso será implementar este circuito cerrado en la simulación y eventualmente en el robot real. Pero lo que este estudio nos ha demostrado es que nuestro enfoque es viable. La tarea a la que nos enfrentamos no es trivial, como cuando se tiene un sistema de este tipo. «En muchos contactos con el suelo, las uniones se resbalan y se pegan mucho, lo que provoca muchos errores».

El estudio reciente de este equipo de investigación demuestra la viabilidad de manejar la locomoción y la manipulación simultáneamente en robots inspirados en serpientes. Hasta ahora, los investigadores han utilizado su enfoque para estudiar la interacción del robot COBRA tanto con el suelo como con una caja. En el futuro, Salagame y sus colaboradores planean seguir probando su enfoque en tareas de manejo de locomotoras más versátiles.

«Estamos añadiendo un conjunto de sensores a bordo de COBRA con una cámara y una IMU, y queremos realizar tareas de locomoción más autónomas utilizando los movimientos laterales del robot», añadió Salagame. «Este es un aspecto nuevo y emocionante que rara vez se ha observado en robots. Usar esta capacidad de transformación para alterar las propiedades inerciales del robot y cambiar la dirección de caída.

«También usaremos la cámara para manejar la manipulación de objetos en circuito cerrado, permitiendo al robot identificar la caja, recogerla y moverla a diferentes ubicaciones, manejando potencialmente tareas interesantes que involucran una planificación de alto nivel».

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