El robot ATMO se acerca a una meta que la ingeniería trata de dominar desde hace años, los vehículos capaces de conquitar tanto tierra como aire
En robots y vehículos, la ingeniería aún lucha contra un complicado objetivo: fusionar el transporte por tierra y por aire en un mismo cuerpo de forma tan eficiente como lo ha conseguido la naturaleza. Investigadores de la Universidad de Caltech se han inspirado en la agilidad de las aves al alzar el vuelo para diseñar este nuevo robot transformer.
En las últimas décadas se ha diseñado una ingente variedad de vehículos voladores y drones que tratan de abordar con diferentes diseños la complejidad de dominar a la vez las carreteras y el aire. La mayoría incluyen ruedas para moverse por tierra y un sistema de despegue en vertical, transformándose antes de aterrizar.
Este prototipo de Caltech aborda una transición más fluida, similar al despegue de un ave o un parepente. Bajo el acrónimo de ATMO, los detalles de este nuevo robot se han publicado en un artículo publicado recientemente en la revista Communications Engineering. «La capacidad de transformarse en el aire abre un amplio abanico de posibilidades para una mayor autonomía y robustez», explica Mory Gharib, director de los Laboratorios Aeroespaciales de Posgrado del Instituto Tecnológico de California (GALCIT).
Entre rover y dron
ATMO es una especie de máquina transformer que imita el despegue y aterrizaje de los pájaros para pasar de moverse por tierra firme a desplazarse por el aire. Comienza siendo un rover similar en diseño a los que ha desplegado la NASA por la Luna y Marte, para convertirse en pocos segundos en un dron de cuatro hélices.
Esa transición entre tierra y aire es el mayor desafío en estos modelos. Como los propios ingenieros explican en su artículo, dotar de alas y ruedas a los robots «puede generar un aumento de peso y una reducción de la eficiencia de locomoción».
En este caso, ATMO es un robot compacto con un peso total de 5,5 kg, en el que se incluye también la batería. El robot mide 16 cm de alto, 65 cm de ancho cuando ha desplegado sus hélices para volar, y 33 cm de alto y 30 cm de ancho cuando se pliega para rodar por el suelo.
Los llamados Morphobots, aquellos que pueden pasar de una forma a otra según la función que desempeñen, combinan actuadores multifuncionales, o en otras palabras, se transforman en tierra firme para despegar el vuelo. No obstante, esta opción implica nuevos límites.
La transformación terrestre podría ser imposible debido a la irregularidad del terreno, el cual dificulta el movimiento de los apéndices del robot. Mientras que el control en el aire también es un reto importante. «Aunque parezca simple al observar a un pájaro aterrizar y luego correr, en realidad se trata de un problema que la industria aeroespacial lleva luchando durante probablemente más de 50 años», afirma Gharib.
El robot debe lidiar tanto con las fuerzas aerodinámicas al acercarse al suelo, como con los cuatro chorros que alteran constantemente su estabilidad. Para comprender mejor estas complejas fuerzas aerodinámicas, los investigadores realizaron pruebas en el laboratorio de drones de CAST y realizaron experimentos de visualización de humo para revelar los cambios en la dinámica.
El mayor logro de esta investigación, no es el diseño, sino la creación de un algoritmo como nuevo sistema de control del robot. El sistema utiliza un método de control avanzado llamado control predictivo de modelos, que funciona prediciendo continuamente cómo se comportará el sistema en el futuro cercano y ajustando sus acciones para mantener su rumbo.
Despegue y aterrizaje horizontal
Los investigadores han denominado la maniobra, aterrizaje dinámico sobre ruedas. Consiste en pasar suavemente del vuelo a la locomoción mediante la transformación cerca del suelo mientras se desciende sobre los apéndices.
Lo que los ingenieros llaman apéndices son ruedas con hélices que modifican su ángulo de inclinación posible en cada momento. A la hora de aterrizar el ángulo se coloca lo más cercano posible a la verticalidad para poder rodar por el suelo, al mismo tiempo que se logra una velocidad de impacto deseada.
El controlador de vuelo tiene en cuenta funciones como la altitud del dron y el ángulo de inclinación del cuerpo. Al combinarlas, se modifica en el momento la maniobra de transformación. Este proceso comienza a una altitud de 0,45 metros del suelo. A esta altura, explican los investigadores, el suelo ofrece un empuje adicional, se ralentiza el impacto y se consigue mayores ángulos de inclinación en el aterrizaje.
Para permitir una conducción fluida en cuanto el robot toca el suelo, los motores de las ruedas se activan poco antes del impacto. El controlador de tracción comienza a enviar comandos de giro de las ruedas para rastrear la posición de referencia.
La conducción se logra mediante dos sistemas de poleas de correa a cada lado del robot que son accionados por motores, lo que permite la dirección de accionamiento diferencial. Una vez que el robot toca el suelo, los comandos de empuje dejan de llegar a las hélices.
Fuente: elespanol.com
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