Este robot puede nadar debajo de la arena y también excavar, gracias a dos extremidades delanteras que imitan las aletas de gran tamaño de las tortugas recién nacidas.
Es el único robot que puede viajar en la arena a una profundidad de 5 pulgadas. También puede viajar a una velocidad de 1,2 milímetros por segundo, aproximadamente 4 metros o 13 pies por hora. Esto puede parecer lento pero es comparable a otros animales subterráneos como gusanos y almejas. El robot está equipado con sensores de fuerza al final de sus extremidades que le permiten detectar obstáculos mientras está en movimiento. Puede funcionar sin ataduras y controlarse a través de WiFi.
Los robots que pueden moverse a través de la arena enfrentan desafíos importantes, como lidiar con fuerzas más altas que los robots que se mueven en el aire o el agua. También se dañan más fácilmente. Sin embargo, los beneficios potenciales de resolver la locomoción en la arena incluyen la inspección de silos de granos, mediciones de contaminantes del suelo, excavación del lecho marino, exploración extraterrestre y búsqueda y rescate.
El robot es el resultado de varios experimentos realizados por un equipo de especialistas en robótica de la Universidad de California en San Diego para comprender mejor la arena y cómo los robots podrían viajar a través de ella. La arena es particularmente desafiante debido a la fricción entre los granos de arena que genera grandes fuerzas; dificultad para detectar obstáculos; y el hecho de que cambia entre comportarse como un líquido y un sólido según el contexto.
El equipo creía que observar a los animales sería clave para desarrollar un robot que pueda nadar en la arena y también excavar en la arena. Después de considerar los gusanos, aterrizaron en crías de tortugas marinas, que tienen aletas delanteras agrandadas que les permiten salir a la superficie después de la eclosión. Las aletas con forma de tortuga pueden generar grandes fuerzas de propulsión; permita que el robot dirija; y tienen el potencial para detectar obstáculos.
Los científicos aún no comprenden completamente cómo se mueven dentro de la arena los robots con apéndices similares a aletas. El equipo de investigación de UC San Diego llevó a cabo extensas simulaciones y pruebas, y finalmente llegó a un diseño de cuerpo cónico y una nariz en forma de pala.
«Necesitábamos construir un robot que fuera fuerte y aerodinámico», dijo Shivam Chopra, autor principal del artículo que describe el robot en la revista Advanced Intelligent Systems y Ph.D. estudiante en el grupo de investigación del profesor Nick Gravish en la Escuela de Ingeniería Jacobs en UC San Diego.
El bot detecta obstáculos al monitorear los cambios en el par generado por el movimiento de sus aletas. Puede detectar obstáculos sobre su cuerpo, pero no debajo o directamente frente a él.
Para mantener el robot a nivel de profundidad en la arena, los investigadores diseñaron dos superficies similares a láminas, a las que llaman terrafoils, a los lados de la nariz del robot. Esto les permitió controlar la sustentación, ya que el robot tenía tendencia a mantener su nariz apuntando hacia la superficie.
Los investigadores probaron el robot en un tanque de 5 pies de largo en el laboratorio, así como en La Jolla Shores, una playa cerca del campus de UC San Diego. Descubrieron que el robot disminuía la velocidad en arena mojada, lo que ofrece más resistencia.
Los próximos pasos incluyen aumentar la velocidad del robot; y permitiéndole excavar en la arena, además de excavar en la arena.
El trabajo cuenta con el apoyo parcial de la Oficina de Investigación Naval y se presentó en la edición del 12 de mayo de 2023 de Sistemas Inteligentes Avanzados.
