Las almohadillas elásticas permiten que los perros robot corran más lejos y durante más tiempo

Ingenieros de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl han diseñado pies porosos para robots cuadrúpedos que pueden almacenar la energía del impacto con el suelo y devolverla en el siguiente paso. Los resortes y amortiguadores convencionales resultaban ineficaces porque solo funcionan a marchas rápidas, por lo que para un robot perro de inspección que se mueve lentamente se necesitaban otros mecanismos de recuperación de energía. Los pies propuestos son hemisféricos y se imprimen en 3D con un polímero flexible en forma de superficie mínima triplemente periódica (TPMS, por sus siglas en inglés), una red tridimensional continua de poros y puntales que se repiten, que combina bajo peso, rigidez ajustable y la capacidad de absorber y liberar energía mecánica almacenada. Los investigadores probaron tres estructuras de red —simple, giroide y diamante— y descubrieron que la red de diamante con una densidad relativa del 60% era la que mejor rendimiento ofrecía: se deformaba lo suficiente, almacenaba mucha energía y perdía relativamente poca energía por fricción interna. Dado que los pies elásticos por sí solos no eran suficientes —con una marcha inadecuada, la energía almacenada se disipa o hace que el cuerpo del robot se balancee, lo que obliga a los motores eléctricos a corregir su postura—, los ingenieros entrenaron un controlador mediante aprendizaje por refuerzo profundo. El modelo incorporaba la deformación y recuperación de la estructura TPMS, y la función de recompensa favorecía movimientos que alineaban el trabajo de los actuadores con el almacenamiento y liberación de energía elástica en el contacto con el suelo. El sistema se probó en un robot cuadrúpedo RBQ-10, comparando los nuevos pies con los soportes hemisféricos sólidos convencionales. El robot mantuvo la estabilidad en todo el rango de velocidades, reduciendo el consumo promedio de energía de la batería entre un 1,4% y un 6,2% a velocidades de 0,4 a 1 metro por segundo. El desarrollo está pensado para robots utilizados en inspecciones, transporte de carga y operaciones de búsqueda y rescate, donde la operación autónoma prolongada es fundamental.