El robot de salto de tamaño insecto puede atravesar terrenos desafiantes y transportar cargas útiles pesadas
El tamaño del robot en comparación con una mano humana. Crédito: avances científicos (2025). Doi: 10.1126/sciadv.adu4474. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu4474
Los robots a escala de insectos pueden meterse en los lugares que sus contrapartes más grandes no pueden, como profundamente en un edificio colapsado para buscar sobrevivientes después de un terremoto. Sin embargo, a medida que se mueven a través de los escombros, los pequeños robots que se arrastran pueden encontrar obstáculos altos sobre los que no pueden trepar o superficies inclinadas que se deslizarán hacia abajo. Si bien los robots aéreos podrían evitar estos peligros, la cantidad de energía requerida para la vuelo limitaría severamente hasta dónde puede viajar el robot a los restos antes de que deba regresar a la base y recargarse.
Para obtener lo mejor de ambos métodos de locomoción, los investigadores del MIT desarrollaron un robot de salto que puede saltar sobre obstáculos altos y saltar a través de superficies inclinadas o desiguales, mientras usan mucha menos energía que un robot aéreo. La investigación aparece en los avances científicos.
El robot de lúpulo, que es más pequeño que un pulgar humano y pesa menos que un clip de papel, tiene una pierna elástica que lo impulsa del suelo, y cuatro módulos de ala aleteo que le dan elevación y control su orientación.
El robot puede saltar unos 20 centímetros al aire, o cuatro veces su altura, a una velocidad lateral de aproximadamente 30 centímetros por segundo, y no tiene problemas para saltar sobre hielo, superficies húmedas y tierra desigual, o incluso en un dron flotante. Todo el tiempo, el robot de lúpulo consume aproximadamente un 60% menos de energía que su primo volador.
Debido a su peso ligero y durabilidad, y a la eficiencia energética del proceso de salto, el robot podría transportar aproximadamente 10 veces más carga útil que un robot aéreo de tamaño similar, abriendo la puerta a muchas aplicaciones nuevas.
“Ser capaz de poner baterías, circuitos y sensores a bordo se ha vuelto mucho más factible con un robot de lúpulo que una voladora. Nuestra esperanza es que algún día este robot pueda salir del laboratorio y ser útil en escenarios del mundo real”, dice Yi-Hsuan (Nemo) Hsiao, un estudiante graduado y co-autor de los micrófonos autor de un documento en el robot de Hopping.
Maximización de eficiencia
Saltar es común entre los insectos, desde pulgas que saltan a nuevos anfitriones hasta saltamontes que se unen a un prado. Si bien el salto es menos común entre los robots a escala de insectos, que generalmente vuelan o se arrastran, el salto ofrece muchas ventajas para la eficiencia energética.
Cuando un robot salta, transforma la energía potencial, que proviene de su altura fuera del suelo, en energía cinética a medida que cae. Esta energía cinética se transforma en energía potencial cuando llega al suelo, luego de regreso a la cinética a medida que aumenta, y así sucesivamente.
Para maximizar la eficiencia de este proceso, el robot MIT está equipado con una pierna elástica hecha de un resorte de compresión, que es similar al resorte en una pluma de clic. Esta primavera convierte la velocidad descendente del robot a la velocidad ascendente cuando golpea el suelo.
“Si tiene una primavera ideal, su robot puede saltar sin perder energía. Pero dado que nuestra primavera no es ideal, usamos los módulos de aleteo para compensar la pequeña cantidad de energía que pierde cuando se pone en contacto con el suelo”, explica Hsiao.
A medida que el robot rebota en el aire, las alas de aleteo proporcionan elevación, mientras que garantizar que el robot permanezca en posición vertical y tenga la orientación correcta para su próximo salto. Sus cuatro mecanismos de ala de aleteo funcionan con softactuadores, o músculos artificiales, que son lo suficientemente duraderos como para soportar los impactos repetidos con el suelo sin ser dañados.
“Hemos estado usando el mismo robot para toda esta serie de experimentos, y nunca necesitamos detenerlo y arreglarlo”, agrega Hsiao.
La clave del rendimiento del robot es un mecanismo de control rápido que determina cómo el robot debe orientarse para su próximo salto. La detección se realiza utilizando un sistema externo de seguimiento de movimiento, y un algoritmo Observador calcula la información de control necesaria utilizando mediciones de sensores.
A medida que el robot salta, sigue una trayectoria balística, arqueando el aire. En el pico de esa trayectoria, estima su posición de aterrizaje. Luego, según su punto de aterrizaje objetivo, el controlador calcula la velocidad de despegue deseada para el siguiente salto. Mientras está en el aire, el robot coloca sus alas para ajustar su orientación, por lo que golpea el suelo con el ángulo y el eje correctos para moverse en la dirección adecuada y a la velocidad derecha.
Durabilidad y flexibilidad
Los investigadores pusieron a prueba el robot y su mecanismo de control en una variedad de superficies, incluyendo hierba, hielo, vidrio húmedo y suelo desigual, atravesó con éxito todas las superficies. El robot incluso podría subirse a una superficie que estaba dinámicamente inclinada.
“Al robot realmente no le importa el ángulo de la superficie en el que aterriza. Siempre que no se deslice cuando golpea el suelo, estará bien”, dice Hsiao.
Demostraciones de salto. Cada ciclo de salto se divide en una fase de postura corta y una larga fase aérea. La fase aérea consiste en ascenso alimentado y descenso controlado de baja potencia. Crédito: avances científicos (2025). Doi: 10.1126/sciadv.adu4474. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu4474
Dado que el controlador puede manejar múltiples terrenos, el robot puede pasar fácilmente de una superficie a otra sin perder un ritmo.
Por ejemplo, el salto a través de la hierba requiere más empuje que saltar a través del vidrio, ya que las cuchillas de hierba causan un efecto de amortiguación que reduce su altura de salto. El controlador puede bombear más energía a las alas del robot durante su fase aérea para compensar.
Debido a su pequeño tamaño y peso ligero, el robot tiene un momento de inercia aún más pequeño, lo que lo hace más ágil que un robot más grande y capaz de soportar colisiones.
Los investigadores mostraron su agilidad demostrando volteretas acrobáticas. El robot de peso pluma también podría subirse a un dron en el aire sin dañar ninguno de los dispositivos, lo que podría ser útil en tareas de colaboración.
Además, mientras que el equipo demostró un robot de salto que llevó el doble de peso, la carga útil máxima puede ser mucho mayor. Agregar más peso no hace daño a la eficiencia del robot. Más bien, la eficiencia de la primavera es el factor más significativo que limita cuánto puede llevar el robot.
En el futuro, los investigadores planean aprovechar su capacidad para transportar cargas pesadas instalando baterías, sensores y otros circuitos en el robot, con la esperanza de permitirle saltar de forma autónoma fuera del laboratorio.
Más información: Yi-Hsuan Hsiao et al, locomoción híbrida a la escala de insectos: volar y saltar combinados para una mayor eficiencia y versatilidad, avances científicos (2025). Doi: 10.1126/sciadv.adu4474. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu4474
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Cita: el robot de salto de tamaño de insecto puede atravesar terrenos desafiantes y transportar cargas útiles pesadas (2025, 9 de abril) Recuperado el 9 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-insect-sized-brobot-traverse-terrains.html
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