Robô Inspirado em Rato Promete Capacidades de Inspeção Ágeis

Robôs de patas são muito promissores para uso em aplicações do mundo real, mas a sua operação em espaços estreitos ainda é desafiante. Uma solução para melhorar a sua adaptabilidade ambiental é desenhar um pequeno robô biomimético capaz de realizar múltiplos movimentos e transportar cargas. Neste caso, ratos que vivem em cavernas atraíram grande atenção devido à sua agilidade e adaptabilidade inigualáveis. Muitos esforços foram feitos tentando imitar a morfologia ou características de movimento de ratos.

Recentemente, uma equipa liderada pelo Prof. Qing Shi do Beijing Institute of Technology, China, desenvolveu um novo robô rato chamado SQuRo (small-size quadruped robotic rat).

A equipa do Prof. Shi desenvolveu robôs capazes de reproduzir o seu movimento ou comportamento. Através de design bio-inspirado, desenvolveram um robô rato com rodas capaz de múltiplos comportamentos tipo rato. Recentemente, substituíram as rodas por patas para melhorar ainda mais a agilidade de movimento. Neste estudo, publicado no journal IEEE Transactions on Robotics, resultados experimentais revelaram que o robô de patas SQuRo é capaz de imitar o movimento de ratos reais dentro de espaços estreitos.

Ratos adaptam-se a espaços estreitos devido ao seu corpo alongado e esguio e agilidade inigualável. Para copiar a agilidade de movimento, a equipa fez uso total da morfologia e características de movimento de ratos movendo-se em cavernas. A equipa primeiro extraiu as juntas chave de movimento (KMJs) de ratos e completou a configuração DOF (grau de liberdade). Especificamente, desenharam 2 DOFs em cada membro para reproduzir movimento do membro, 2 DOFs na cintura e 2 DOFs na cabeça para replicar movimento flexível da coluna. Beneficiando de coluna longa e flexível, SQuRo pode dobrar o corpo e virar rapidamente.

Além de copiar a morfologia de ratos, um robô rato também apresenta características de locomoção de ratos. Para este fim, a equipa propôs um controlador open-loop hierárquico para alcançar movimento multimodal similar ao de ratos. O framework de controlo consiste principalmente em três camadas: 1) planeador multi-movimento com quatro modos de movimento básicos e estabeleceu relação direta entre variável de controlo e forças de reação do solo (GRFs); 2) otimização de parâmetros com consideração de estabilidade e limites de atuação; 3) geração de trajetória de cada junta. O framework de controlo torna movimentos ágeis e transições rápidas possíveis.

Devido à estrutura flexível biomimética e controlo de movimento multimodal, SQuRo pode realizar vários movimentos, como agachar-para-levantar, andar, rastejar, virar, e recuperar após queda controlando membros e partes cervicais para ajustar apropriadamente o seu centro de massa (CoM). Além disso, através de testes de campo, SQuRo passou com sucesso através de passagem estreita irregular (largura interior 90 mm), atravessou obstáculo com altura de 30 mm, e alcançou locomoção estável numa inclinação de 15°, demonstrando potencial aplicação a tarefas de inspeção dentro de espaços estreitos.

Comparado com robôs quadrúpedes state-of-the-art de escala similar, o recém-desenvolvido SQuRo tem corpo relativamente mais alongado, esguio e menor peso. O raio mínimo de viragem de 0.48 comprimento do corpo é muito menor comparado ao de outros robôs. Adicionalmente, SQuRo pode alcançar locomoção estável mesmo após transportar carga igual a 91 por cento do seu próprio peso, demonstrando capacidade superior de transporte de carga comparado a robôs quadrúpedes pequenos. Estas capacidades permitem SQuRo passar agilmente por espaços estreitos e terrenos acidentados e realizar tarefas, como deteção ou transporte em cenários relevantes.

Para mais informação, contacte Ruoxi Tian, IEEE Transactions on Robotics, em This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..