Simetría dinámica, el principio para una nueva familia de robots esféricos

Redacción Ciencia, 27 may (EFE).- Argus es un robot esférico con 20 patas simétricas que, según sus creadores, se parece a un erizo de mar y desafía los diseños tradicionales. Basado en el principio de la simetría dinámica, puede caminar por todo tipo de terrenos, desplazar cargas y se reorienta al instante en cualquier dirección.

El nuevo robot es una prueba de viabilidad basada en la simetría dinámica (la capacidad de generar fuerza y aceleración de manera uniforme en todas las direcciones). Los autores simularon 1.500 configuraciones diferentes para llegar a un diseño que se acercara a su máximo teórico.

El resultado es Argos, cuyas características y capacidades se describen en un estudio encabezado por la Universidad de Duke (EE.UU) que publica Science Robotics.

El robot, que toma su nombre del centinela que todo lo ve de la mitología griega, es esférico, sin parte delantera ni trasera, con 20 patas modulares y telescópicas, que se extienden radialmente desde un núcleo con forma de dodecaedro, cada una de ellas provista de una cámara de profundidad en el extremo.

Ese diseño tan particular permite al robot rodar sobre hormigón, césped, vegetación densa, arena blanda, superficies mojadas y corteza, independientemente de su orientación, incluyendo obstáculos de hasta 12,7 centímetros de altura o escalar paredes verticales.

También puede, según describe el estudio, estabilizarse rápidamente tras recibir un empujón, adaptarse a los daños y seguir moviéndose con tres patas rotas, transportar una carga útil de 4,5 kilos o empujar un cubo de un metro de lado mientras rueda continuamente.

Las cámaras omnidireccionales hacen que pueda seguir los objetos mientras se mueven, lo que le permite tener conciencia del entorno durante la navegación.

"La primera vez que lo vimos moverse entre árboles y terreno accidentado, incluso tras fuertes colisiones, supimos que se trataba de algo diferente", asegura el responsable del equipo, Jiaxun Liu, de la Universidad de Duke.

El equipo indica que lo que realmente importa no es el aspecto de un robot, sino la uniformidad con la que puede actuar en cualquier dimensión del espacio.

En el corazón de las capacidades de Argus reside un nuevo principio de diseño derivado matemáticamente que el equipo ha bautizado como isotropía dinámica, que se puntúa de 0 a 1 en función de la uniformidad con la que el robot puede acelerar su centro de masa en todas las direcciones.

La mayoría de los robots, incluidos los cuadrúpedos de última generación, los humanoides y los drones convencionales, obtienen una puntuación inferior a 0,6. Argus alcanza un 0,91, acercándose al máximo teórico, destaca el artículo.

Los resultados demuestran que diseñar robots que busquen la simetría no solo en la morfología, sino también en su dinámica alcanzable, "ofrece una vía potente y general hacia la agilidad, la robustez y la multifuncionalidad en entornos terrestres y extraterrestres inciertos".

La elección de 20 patas no es casual. Los investigadores diseñaron una familia de robots esféricos y estudiaron cómo variaban la simetría dinámica y la isotropía según el número de patas. Entre 16 y 22 extremidades con actuadores permitían alcanzar un nivel casi óptimo.

Estos resultados, destaca el equipo, "van mucho más allá de Argus, que se creó tanto para explorar y aprender de estos conceptos de diseño como para demostrarlos".

La simetría dinámica es "un marco general" que ofrece una forma de evaluar y comparar matemáticamente una amplia gama de robots, así como de diseñar otros nuevos desde cero.

Argus es considerado -según Chen- el primer miembro de una familia mucho más amplia de máquinas dinámicamente simétricas, que "no necesitan imitar a los perros o a los humanos para ser ágiles, resistentes y útiles". EFE