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

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

A diferencia de muchos robots con ruedas y patas, la mayoría de los robots con forma de serpiente no pueden coger ni manipular objetos. Esto limita en gran medida sus aplicaciones en el mundo real, ya que les impide completar tareas que requieren interacciones más avanzadas con el entorno que los rodea.

Un equipo de investigación del Silicon Synapse Lab de la Universidad Northeastern, supervisado por el profesor Alireza Ramezani, presentó recientemente un nuevo enfoque que podría permitir que robots con forma de serpiente muevan y manipulen objetos simultáneamente. Este enfoque se presenta en el artículo. Publicado anteriormente en arXivInicialmente se implementó en COBRA, una plataforma de robótica desarrollada por un grupo de estudiantes de la Universidad Northeastern como parte de las competencias BIG Idea.

«Hemos estado desarrollando el robot serpiente Cobra durante casi tres años», dijo Adarsh ​​​​Salagami, Ph.D. estudiante de la Universidad Northwestern dijo a Tech Xplore. “Este proyecto comenzó como una forma de explorar capacidades de movilidad alternativa.

“A diferencia de los robots estándar con ruedas o patas, los robots serpiente suelen exhibir capacidades de locomoción versátiles, ya que realmente pueden transformarse en diferentes formas y uno puede controlar las partes del cuerpo que entran en contacto con el suelo. Esto requiere una regulación más precisa de las fuerzas de contacto. En comparación con los robots con ruedas o patas, que solo tienen partes específicas del cuerpo en contacto con el suelo”.

Al permitir que el robot Cobra se transformara en diferentes formas, Salagami y sus colegas pudieron ampliar sus habilidades de locomoción, mostrando cinco tipos diferentes de patrones de movimiento. Después de eso, también comenzaron a explorar la posibilidad de mejorar las habilidades del robot para manejar objetos.

«Para hacer que el robot Cobra sea más funcional y versátil, y expandir sus aplicaciones a áreas más allá de las manejadas por robots tradicionales, se nos ocurrió la idea de manipulación de objetos, que implica tanto movimiento como manipulación», dijo Salagami. «Esto 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 de movimiento específico, conocido como caída. A medida que el robot rueda, su cabeza y su cola se unen para formar una estructura similar a una rueda, lo que le permite rodar pasivamente cuesta abajo a altas velocidades.

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

Para lograr el enfoque de manipulación posicional propuesto, Salagami y sus colegas desarrollaron un esquema basado en optimización que tiene en cuenta las fuerzas de reacción del suelo para planificar tanto los movimientos del robot como las estrategias de manipulación de objetos. En su último artículo, los investigadores probaron este esquema y demostraron su viabilidad.

«Primero probamos este enfoque estudiando el comportamiento de bucle abierto en un robot real», dijo Salagami. “El siguiente paso será implementar este circuito cerrado en simulación y luego, eventualmente, en un robot real. Pero lo que este estudio nos ha demostrado es que nuestro enfoque es posible y la tarea que estamos afrontando no es trivial, como lo es. tienes un robot así. Tienes mucho deslizamiento y flexibilidad en las articulaciones, lo que conduce a muchos errores”.

El último estudio de este equipo de investigación demuestra la viabilidad del procesamiento y manipulación simultáneos del movimiento en robots inspirados en serpientes. Hasta ahora, los investigadores han utilizado su método para estudiar la interacción del robot Cobra con el suelo y la caja. En el futuro, Salagami y sus colaboradores planean seguir probando su enfoque en tareas de manipulación posicional más diversas.

«Estamos añadiendo un conjunto de sensores integrados a Cobra con una cámara y una IMU, y queremos manejar tareas de movimiento más autónomas utilizando los movimientos laterales del robot», añadió Salagami. “Este es un aspecto nuevo e interesante que rara vez se ha observado en la robótica. Utilizar esta capacidad de transformación para cambiar las propiedades inerciales del robot y cambiar la dirección de caída.

«También usaremos la cámara para la manipulación de objetos en circuito cerrado, lo que permitirá al robot reconocer la caja, recogerla y moverla a diferentes ubicaciones, abordando así potencialmente tareas interesantes que implican una planificación de alto nivel».

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