Los robots humanoides están destinados a ser cada vez más parecidos a las personas. Pero caminar sobre dos piernas sigue planteando problemas para los creadores de estas máquinas.
Ahora, el científico Daniel Renjewski, de la Universidad Técnica de Munich (TUM), ha desarrollado Atrias, un robot cuya marcha se acerca más que nunca a la de los humanos.
Los expertos explican que, cuando el hombre camina no es consciente de la estructura del suelo. El cuerpo tiene la capacidad de compensar automáticamente las pequeñas manchas irregulares sin tropezar o de llegar a un punto muerto. Sin embargo, los robots que buscan caminar como un humano tienden a hacerlo lentamente y con rigidez. También utilizan una gran cantidad de energía en el proceso.
Renjewski apunta que son los tendones y los músculos los que amortiguan el impacto de los parches irregulares en el suelo. «Cuando caminamos, se podría decir que nos caemos de una etapa a la otra. Esto significa que nuestro modo de andar es a veces inestable. Si tuviéramos que interrumpir nuestro paso a mitad de un movimiento, caeríamos», señala el investigador.
Este tipo de movimiento dinámico es difícil de controlar en un robot diseñado usando enfoques convencionales. Para garantizar que la máquina siempre es estable y no se cae, los ingenieros tienen que medir donde se encuentra el robot en cada punto en el tiempo, y cómo su centro de gravedad se desplaza a medida que avanza.
El precio de esta dirección exacta es que sus movimientos están controlados por necesidad y son muy rígidos. En la mayoría de los casos, las máquinas caminan sobre terreno plano en el laboratorio y sólo están obligadas a evitar obstáculos definidos.
La meta para Renjewski y sus colegas de la Universidad Estatal de Oregon fue desarrollar un robot, al que llamaron ‘Atrias’, cuya marcha es la misma que la de un humano.
TEORÍA Y PRÁCTICA
El desarrollo de ‘Atrias’ se basa en el llamado modelo de masa-resorte y se presentó por primera vez en 1989. En él se describe el principio subyacente de caminar sobre dos piernas. En este modelo, la masa entera del cuerpo se concentra en un punto, que está unido a un resorte sin masa.
«Los muelles son una representación simplificada de los músculos, los huesos y los tendones, en los que se genera la fuerza durante la marcha», señala el trabajo.
Los investigadores tuvieron que hacer algunos ajustes más para que se pudiera implementar su modelo teórico técnico: en realidad, los muelles también tienen masa, y se necesitan motores para compensar las inevitables de amortiguación en el sistema.
MANTENER CONSTANTE
El proyecto ‘Atrias’, que ha sido publicado en ‘IEEE Transactions on Robotics’, tiene tres motores en cada pierna. Dos de los motores actúan directamente sobre los dos resortes de las piernas. El tercer motor asegura la estabilidad lateral. Las piernas del robot conforman el diez por ciento de su masa total, para llegar lo más cerca posible a la falta teórica de masas.
Los ensayos mostraron que camina tres veces más eficiente que otros robots bípedos de tamaño humano. Incluso las fuerzas externas, como ser golpeado por una pelota o un terreno, no pueden desequilibrarlo.
Otro de los autores, Jonathan Hurst, ha indicado que es seguro que este tipo de locomoción se ‘pondrá al día’ en los robots del futuro. A su juicio, si la tecnología mejora estos robots podrían, por ejemplo, ser utilizados para ayudar en la lucha contra incendios.
Además, estos resultados de la investigación también son significativos para las personas. En el siguiente paso de la investigación, Renjewski ha estado trabajando en la transferencia de estos resultados hacia la rehabilitación y las prótesis.
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