Los robots abovedados imitan la locomoción de un caracol y sus capacidades de succión para moverse por separado y unirse.

Beneficios

  • Movilidad todo terreno
  • cruce de obstaculos
  • Estructuras robóticas reconfigurables

Aplicaciones

  • Búsqueda y rescate
  • Seguimiento ambiental
  • Mantenimiento de infraestructura

El Desafío

Los enjambres de robots, diseñados para realizar diversas tareas en entornos interiores controlados, con frecuencia encuentran limitaciones significativas cuando se implementan en entornos no estructurados al aire libre. Los diseños tradicionales suelen basarse en formaciones y conexiones rígidas y predefinidas que carecen de la flexibilidad para adaptarse a terrenos variados e impredecibles. Además, la estabilidad de estos sistemas a menudo se ve comprometida debido a las conexiones de forma libre entre unidades individuales, lo que los hace menos efectivos en entornos que exigen robustez y adaptabilidad.

Además de las limitaciones físicas, la mayoría de los enjambres de robots terrestres no están diseñados para una reconfiguración dinámica en condiciones del mundo real, lo que limita su usabilidad en diferentes escenarios. Esto da como resultado una menor eficiencia y una gama reducida de tareas que dichos sistemas pueden realizar de manera efectiva.

An illustration of snail robots moving across urban ruins.
Imagen: Da Zhao, Haobo Luo, Yuxiao Tu, Chongxi Meng y Tin Lun Lam / Nature Communications / Copyright © - Todos los derechos reservados

Esta ilustración muestra la versatilidad operativa de los robots inspirados en caracoles: individualmente, un solo robot es capaz de navegar diversos terrenos al aire libre y escalar estructuras metálicas para tareas de vigilancia. En colaboración, los robots manejan hábilmente paisajes complejos, incluidos terrenos escalonados, llenos de zanjas y otros terrenos difíciles. Juntos, también pueden configurarse en estructuras colectivas, como brazos robóticos, para manipular objetos de manera efectiva.

Detalles de la innovación

El sistema de enjambre robótico inspirado en los caracoles revoluciona la robótica terrestre al incorporar mecanismos únicos de conexión de modo dual basados ​​en los rasgos biológicos de los caracoles terrestres. Este enfoque mejora tanto la adaptabilidad como la robustez, permitiendo un funcionamiento perfecto en entornos diversos y desafiantes.

A Para la locomoción versátil de los caracoles, el sistema utiliza un modo libre en el que los robots están equipados con pistas con imanes integrados. Estas pistas proporcionan movilidad de forma libre, lo que permite a los robots adaptarse dinámicamente a su entorno. Este modo está optimizado para tareas que requieren alta maniobrabilidad y tiempos de respuesta rápidos.

Para situaciones que exigen una mayor estabilidad, como navegar sobre terreno accidentado o en condiciones climáticas adversas, los robots cambian al modo fuerte. Este modo emplea ventosas combinadas con ventosas direccionales. tallos, que imitan las propiedades adhesivas de la pata de un caracol. Este diseño permite conexiones robustas y seguras entre robots individuales, lo que mejora significativamente la estabilidad y resistencia general del enjambre.

La capacidad de modo dual garantiza que el enjambre robótico pueda cambiar entre movimientos ágiles y de alta velocidad y configuraciones fuertes y estables según sea necesario. Esta adaptabilidad es fundamental para una amplia gama de aplicaciones, desde monitoreo ambiental y agricultura hasta operaciones de búsqueda y rescate.

a) Evolución morfológica de caracol a caracol robot. b) Los caracoles que están al aire libre pueden trepar al caparazón de otro caracol por varias razones. Inspirados por esto, los robots caracol también pueden interconectarse entre sí. c) Ilustración comparativa de la adhesión de la pata de caracol y el mecanismo de conexión del robot de caracol bajo diferentes fuerzas externas. (Zhao, D., Luo, H., Tu, Y. et al.)

Modelo biologico

Los caracoles logran prosperar en una variedad de terrenos, desde tierra seca hasta hábitats húmedos, utilizando sus características biológicas únicas.

Los caracoles terrestres están equipados con un pie musculoso que contiene tejidos glandulares capaces de secretar moco. Este moco desempeña un papel fundamental en el movimiento y la adhesión, lo que permite que los caracoles se adhieran a múltiples superficies, incluso aquellas que están verticales o al revés. El secreto está en la textura y las propiedades químicas del moco, que pueden modificarse dependiendo de las condiciones ambientales, como la textura de la superficie y los niveles de humedad.

La estructura del pie también presenta movimientos musculares complejos que facilitan la locomoción manteniendo la estabilidad y el agarre en diversos terrenos. Esta doble capacidad de movimiento y adhesión inspiró el mecanismo de conexión de dos modos del enjambre robótico: el modo libre para movilidad y el modo fuerte para mayor estabilidad y adhesión.

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