AnuncioLos robots con patas son robots especiales que pueden moverse con la ayuda de «piernas». Esto ya es posible con una sola “pierna” (salto). Sin embargo, por regla general se utilizan máquinas de cuatro, seis patas o incluso bípedos. Hay máquinas que tienen incluso más patas, pero su origen se remonta a la versión de seis patas. Uno de los primeros objetos de investigación fueron los diferentes tipos de andar de los caballos. El fotógrafo Eadweard Muybridge registró el galope de un caballo con una técnica de grabación especialmente desarrollada y pudo así demostrar fotográficamente que en este paso el caballo toca el suelo en diferentes momentos con un solo casco y en otros momentos no toca el suelo. Aunque el caballo se encuentre en un estado inestable en un momento dado, en general sigue estando estable. Para que los robots andantes puedan realizar su tarea, es necesario definir con precisión la secuencia de movimientos y la reacción ante las perturbaciones. En el caso de las ruedas, se trata de rotaciones axiales y movimientos ocasionales de dirección, mientras que una máquina con “patas” mueve varios componentes de forma coordinada en el espacio y el tiempo. En máquinas que tienen al menos seis patas (hexápodos, milpiés, arácnidos con al menos mínimo ocho patas), siempre hay al menos tres patas en el suelo, para que la máquina esté estable en todo momento. Incluso en los cuadrúpedos, sólo se puede lograr una postura razonablemente estable si hay tres piernas en el suelo a la vez. Sin embargo, no es posible alcanzar una velocidad de carrera alta con diseños tan extraños. Pros y contras de los robots con patas Según las observaciones, es evidente que los robots con patas ofrecen una movilidad superior en terrenos naturales en comparación con los robots con ruedas. Esta superioridad se obtiene de su capacidad para utilizar puntos de apoyo discretos para cada pie, en contraste con los robots con ruedas que requieren superficies de apoyo continuas. En consecuencia, los robots con patas pueden navegar por terrenos irregulares ajustando la configuración de sus patas para adaptarse a las irregularidades de la superficie. Además, sus pies pueden establecer contacto con el suelo en puntos seleccionados, alineándose con las condiciones del terreno. Por lo tanto, las piernas sirven inherentemente como sistemas adecuados para la locomoción en terrenos irregulares. En superficies blandas como el suelo arenoso, la utilización de puntos de apoyo discretos también puede mejorar la eficiencia del consumo de energía. A diferencia de los robots con ruedas o con orugas, los robots con patas tienden a deformar menos el terreno, lo que resulta en menores necesidades de energía para maniobrar para salir de las depresiones. Además, al controlar el área de contacto entre el pie y el suelo, los robots con patas pueden minimizar la presión de apoyo al suelo. Además, la incorporación de múltiples grados de libertad (DOF) en las articulaciones de las patas permite que los vehículos con patas cambien de rumbo sin deslizarse. El ajuste de la altura del cuerpo introduce un efecto de amortiguación, desvinculando las irregularidades del terreno del cuerpo robótico y su carga útil. Los robots con patas también tienen la capacidad de abrazar el terreno que atraviesan, mejorando el equilibrio, especialmente cuando se mueven a través de superficies externas como tuberías. Otra ventaja bajo investigación reciente es la tolerancia a fallas durante la locomoción estática estable. A diferencia de los robots con ruedas, que experimentan una grave pérdida de movilidad cuando fallan las ruedas, los vehículos con patas pueden mantener el equilibrio y continuar la locomoción incluso con las piernas dañadas debido a su configuración redundante de patas. Además, las piernas se pueden utilizar no sólo para la locomoción sino también mientras el robot está inmovilizado. Por ejemplo, accionar activamente el cuerpo mientras se mantienen los pies fijos al suelo proporciona una base de soporte activa para ayudar al movimiento del manipulador o a la operación de herramientas montadas en el cuerpo. Además, los robots de múltiples patas pueden utilizar piernas para tareas de manipulación sin necesidad de conjuntos de manipuladores adicionales. Por ejemplo, los robots bípedos inspirados en estructuras de dinosaurios utilizan sus colas para tareas de manipulación y mantenimiento del equilibrio. Se han propuesto robots cuadrúpedos para tareas como la detección y remoción de minas terrestres, donde una pierna sirve como brazo manipulador equipado con varios efectores finales. Estas soluciones contribuyen a la reducción del peso del sistema y a una mayor autonomía energética, ya que no se necesitan brazos dedicados exclusivamente a tareas de manipulación. Sin embargo, a pesar de sus ventajas, los robots con patas todavía se enfrentan a importantes limitaciones en su estado actual de desarrollo. Estas limitaciones incluyen bajas velocidades, complejidad en la construcción y el requisito de algoritmos de control complejos. Además, los mecanismos son pesados ​​debido a la gran cantidad de actuadores necesarios para mover múltiples patas DOF, lo que contribuye al alto consumo de energía. Comportamiento al caminar y correr Robots que caminan estáticos La marcha estática se produce cuando el centro de gravedad de un robot está por encima de la superficie entre los pies que tocan el suelo en todo momento, de modo que no puede caer sin la acción de una fuerza externa. El clásico robot andante consta de actuadores, sensores y un sistema de control por ordenador. Las “piernas” suelen ser movidas por servomotores de tal forma que se desgrana un programa de movimiento predeterminado. El robot ASIMO se mueve a una velocidad máxima de 6 km/h, con una altura de 1,30 m y un peso de 52 kg. y requiere mucha energía eléctrica para hacerlo. Como habilidad especial, puede subir escaleras. Las construcciones de seis patas son una base ideal para robots andantes estructuralmente estables. Esto los hace adecuados para moverse en terrenos irregulares. En el andador con trípode, hay tres patas en el suelo en todo momento. En la marcha de los tetrápodos, siempre hay cuatro patas en el suelo. En las máquinas para caminar con seis patas ortogonales se distingue no sólo según el orden de los movimientos de las piernas, sino también según el tipo básico de movimiento de las piernas. Al caminar sobre terreno irregular, es fundamental que el robot encuentre un punto de aterrizaje seguro dentro de su ancho de zancada (área de selección de punto de apoyo potencial) sin tener que desviarse demasiado de su dirección principal de desplazamiento. Robots para caminar dinámicos Robots para caminar, que pueden moverse sin fuente de energía, se basan en un juguete inventado hace 150 años. Sólo había que golpearlo y luego podía bajar por sí solo una pequeña pendiente. Para ello, el juguete se balancea de derecha a izquierda y balancea un poco hacia adelante la pierna recién levantada. Luego se balancea de izquierda a derecha y la otra pierna se balancea hacia adelante. Con este diseño, el juguete puede moverse de forma energéticamente eficiente y servir como modelo inicial para robots andantes técnicamente más avanzados. En los años 80, Tad McGeer utilizó el principio del péndulo implementado en este juguete para estabilizar los movimientos. Si la construcción del juguete sencillo se complementa con una “cadera” o “pies móviles”, entonces estos robots andantes sólo necesitan energía para acelerar las masas en movimiento y no para desacelerar, como ocurría con los robots andantes anteriores.

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