Um robô patinador com três pedais capaz de locomoção altamente estável

Pesquisadores da Universidade de Michigan desenvolveram recentemente o SKOOTR, um robô de patinação com três pedais que pode se mover com eficiência ao seu redor sem capotar repetidamente. Este robô, apresentado em um artigo postado no servidor de pré-impressão arXivfoi considerado mais estável do que outros robôs de três pernas, que muitas vezes apresentam pouca estabilidade devido à falta de uma quarta perna para equilibrar melhor o corpo.

“O foco principal do meu laboratório é projetar plataformas robóticas de código aberto que são frequentemente inspiradas na biologia”, disse Talia Y. Moore, coautora do artigo, ao Tech Xplore. “Tive essa ideia enquanto rolava na cadeira do escritório entre grupos de alunos. Percebi que a cadeira de escritório com rolamento passivo poderia girar facilmente em qualquer direção e eu poderia usar minhas pernas para realizar uma variedade de manobras enquanto permanecia notavelmente estável. Percebi que essa manobrabilidade omnidirecional é semelhante à forma como estrelas frágeis mudam de direção enquanto nadam.”

A ideia principal que motivou este estudo recente foi combinar a manobrabilidade de um robô-bola com a estabilidade e versatilidade de um robô com pernas. Usar uma configuração radialmente simétrica, como uma estrela do mar ou uma teia de aranha, permitiria ao robô mudar facilmente de direção, mas exigiria a descoberta de novas formas de locomoção que resultam de empurrar e rolar ao mesmo tempo. Moore apresentou essa ideia a seus alunos de graduação e um deles, Adam Hung, decidiu explorá-la mais a fundo.

“Adam Hung foi para casa passar o verão e construiu o robô usando sua impressora 3D em casa”, disse Moore. “Um dos meus alunos de doutorado, Challen Enninful Adu, também ajudou com a dinâmica e os controles. Nos reunimos com zoom todas as semanas naquele verão e tínhamos um robô totalmente funcional no início do semestre de outono.”

SKOOTR, o robô desenvolvido por Moore e seus colegas, é composto por uma grande esfera situada no meio de três pernas robóticas. No topo da esfera rotativa passiva está um hub central que contém todos os componentes eletrônicos que suportam o funcionamento do robô, com três pernas brotando dele. Cada uma das pernas possui duas articulações que regem sua flexão e extensão, e um modo de contato híbrido em sua ponta.

“Usamos um servo para alternar entre um rodízio de rolamento passivo ou um pé de borracha aderente”, explicou Moore. “O pé de borracha fornece atrito para que ele possa usar uma perna para empurrar o chão, enquanto o rodízio permite que outras pernas mantenham sua posição enquanto rola. A esfera central pode facilmente sair e ser substituída para diferentes propósitos.”

O robô SKOOTR é personalizável, pois a grande esfera no centro do corpo pode ser facilmente substituída para atender às necessidades específicas dos usuários. Por exemplo, uma esfera oca poderia servir como um recipiente onde os objetos podem ser armazenados, para que o robô possa entregá-los aos locais alvo. Além disso, esferas mais pesadas ou mais leves podem influenciar parcialmente a eficiência, a velocidade de locomoção e a estabilidade do robô.

“Devido a esta combinação da esfera central e múltiplas pernas, o SKOOTR é incrivelmente estável”, disse Moore. “Temos feito muitos experimentos com o SKOOTR e é basicamente impossível virá-lo enquanto ele está em operação. Ele também é capaz de muito mais do que você imagina apenas olhando para a marcha ‘deslizante’. Levantando sua esfera com Com suas pernas, o SKOOTR pode superar obstáculos que seriam difíceis para outros robôs rolantes. O SKOOTR pode até subir escadas.”

Em experimentos de laboratório realizados por Moore e seus alunos, o robô SKOOTR teve um desempenho notável, exibindo maior estabilidade do que outros robôs de três pernas com designs mais convencionais. No futuro, o robô poderá ser introduzido e testado em ambientes reais, para explorar a sua capacidade de realizar diferentes tarefas.

“Agora planejamos aprender mais sobre os benefícios da simetria radial em robôs, descobrir novas formas de locomoção e construir robôs de código aberto que possam ser facilmente usados ​​por outros pesquisadores”, acrescentou Moore. “Já temos um neurocientista colaborador interessado em usar o SKOOTR para entender melhor os polvos.”

© 2024 Science X Network