Robô ágil semelhante a um rato poderá um dia realizar inspeções

Robôs com pernas são muito promissores para uso em aplicações do mundo real, mas sua operação em espaços estreitos ainda é um desafio. Uma solução para melhorar sua adaptabilidade ambiental é projetar um robô biomimético de pequeno porte capaz de realizar vários movimentos e transportar cargas úteis. Nesse caso, os ratos que vivem em cavernas atraíram muita atenção devido à sua agilidade e adaptabilidade incomparáveis. Muitos esforços foram feitos tentando imitar a morfologia ou características de movimento dos ratos.

Recentemente, uma equipe liderada pelo Prof. Qing Shi do Instituto de Tecnologia de Pequim, China, desenvolveu um novo nome de rato robótico SQuRo (rato robótico quadrúpede de tamanho pequeno).

A equipe do Prof. Shi desenvolveu robôs capazes de reproduzir seu movimento ou comportamento. Por meio de um design de inspiração biológica, eles desenvolveram um rato robótico com rodas capaz de vários comportamentos semelhantes a ratos. Recentemente, eles substituíram as rodas por pernas para aumentar ainda mais a agilidade do movimento. Neste estudo, publicado na revista IEEE Transactions on Robotics, resultados experimentais revelaram que o robô com pernas SQuRo é capaz de imitar o movimento de ratos reais dentro de espaços estreitos.

Os ratos podem se adaptar a espaços estreitos devido ao seu corpo alongado e esguio e agilidade incomparável. Para copiar a agilidade do movimento, a equipe fez pleno uso da morfologia e características do movimento de ratos que se deslocam em cavernas. A equipe primeiro extraiu as principais articulações de movimento (KMJs) de ratos e completou a configuração DOF (grau de liberdade). Especificamente, eles projetaram 2 DOFs em cada membro para reproduzir o movimento do membro, 2 DOFs na cintura e 2 DOFs na cabeça para replicar o movimento flexível da coluna. Beneficiando-se de uma coluna longa e flexível, o SQuRo pode dobrar seu corpo e girar rapidamente.

Além de copiar a morfologia dos ratos, um rato robótico também apresenta as características de locomoção dos ratos. Para este fim, a equipe propôs um controlador hierárquico de malha aberta para obter movimento multimodal semelhante ao de ratos. A estrutura de controle consiste principalmente em três camadas:1) um planejador multi-movimento com quatro modos básicos de movimento e estabelece uma relação direta entre a variável de controle e as forças de reação do solo (GRFs); 2) otimização de parâmetros considerando os limites de estabilidade e atuação; 3) geração da trajetória de cada articulação. A estrutura de controle possibilita movimentos ágeis e transições rápidas.

Devido à estrutura flexível biomimética e controle de movimento multimodal, o SQuRo pode realizar vários movimentos, como agachar, andar, engatinhar e girar, e pode se recuperar após cair controlando seus membros e partes cervicais para ajustar adequadamente seu centro de massa (CoM). Além disso, por meio de testes de campo, o SQuRo passou com sucesso por uma passagem estreita irregular (largura interna de 90 mm), atravessou um obstáculo com altura de 30 mm e conseguiu locomoção estável em um declive com inclinação de 15°, o que demonstra seu potencial aplicação a tarefas de inspeção dentro de espaços estreitos.

Comparado com robôs quadrúpedes de última geração de escala semelhante, o SQuRo recém-desenvolvido tem um corpo relativamente mais alongado, mais fino e menor peso. O raio de giro mínimo de 0,48 comprimento do corpo é muito menor em comparação com o de outros robôs. Além disso, o SQuRo pode alcançar uma locomoção estável mesmo após transportar uma carga igual a 91 por cento de seu próprio peso, o que demonstra seu transporte de carga útil superior em comparação com robôs quadrúpedes de pequeno porte. Esses recursos permitem que o SQuRo passe com agilidade por espaços estreitos e terrenos acidentados e execute tarefas, como detecção ou transporte em cenários relevantes.

Para mais informações, entre em contato com Ruoxi Tian, ​​IEEE Transactions on Robotics, em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo..