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# Informática # Robótica # Inteligencia artificial

Delfín robótico imita la natación natural

Un nuevo robot blando imita los movimientos de los delfines para mejorar la exploración submarina.

Luyang Zhao, Yitao Jiang, Chun-Yi She, Mingi Jeong, Haibo Dong, Alberto Quattrini Li, Muhao Chen, Devin Balkcom

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Imagina un delfín robótico que puede Nadar igualito que los de verdad. Suena genial, ¿no? Pues los investigadores están trabajando en un robot suave que intenta imitar la flexibilidad y el movimiento de los delfines. Esto es emocionante porque los delfines son conocidos por nadar suavemente, gracias a sus cuerpos Flexibles. ¡Vamos a ver cómo se diseñó este robot delfín y cómo funciona!

¿Qué tiene de especial este robot delfín?

Este no es un robot delfín cualquiera. Tiene una Cola flexible, lo que le permite moverse con fluidez, muy parecido a un delfín real. La cola del robot puede moverse hacia arriba y hacia abajo, pero todavía necesita algo de trabajo para girar. Los robots delfín tradicionales suelen tener articulaciones rígidas y cuerpos duros, lo que puede limitar sus habilidades de natación. Sin embargo, este nuevo diseño utiliza una cola flexible cubierta con un silicón especial que puede cambiar su rigidez, haciéndolo más realista.

¿Por qué un delfín?

Los delfines son los atletas de la naturaleza cuando se trata de nadar. Pueden adaptar sus cuerpos para nadar eficientemente en el agua. Estudiar cómo nadan los delfines ha ayudado a los científicos a idear diseños para robots submarinos. Al imitar los movimientos de los delfines, este robot puede nadar mejor y usar menos Energía.

¿Cómo funciona este robot?

El diseño

El robot delfín tiene dos partes principales: una cabeza rígida y una cola flexible. La cabeza contiene todos los componentes eléctricos, mientras que la cola hace que el robot nade. La cabeza ocupa alrededor de un tercio del robot, y la cola el resto. Este diseño busca equilibrar flexibilidad y funcionalidad.

La parte divertida: la cola

La cola está hecha de un silicón especial que es suave y puede volver a su forma original, igual que la cola de un delfín real. Hacer la cola implica mezclar líquidos de silicón, verterlos en un molde y dejarlos curar hasta convertirse en una forma sólida. Además, la cola tiene cámaras de aire para ayudarlo a flotar en el agua, así que nuestro pequeño amigo robot no se hunde.

La cabeza

La cabeza alberga todos los componentes importantes, incluyendo baterías y sistemas de control. Está diseñada para mantener todo seguro mientras permite que la cola se mueva libremente. La cabeza es compacta y se ajusta bien al cuerpo, permitiendo equilibrar mientras nada. La electrónica está diseñada para que la energía fluya sin problemas, así el robot puede nadar sin tropiezos.

¿Cómo se mueve?

Este robot usa un sistema ingenioso que simula cómo los delfines usan sus músculos. Tiene cables que funcionan como tendones en el cuerpo de un delfín. Motores dentro de la cabeza controlan estos cables, permitiendo movimientos suaves y flexibles. El esqueleto del robot actúa como la columna vertebral de un delfín, permitiéndole doblarse y girar mientras nada en el agua.

Probando la capacidad de natación

Para ver qué tan bien nada el robot delfín, los investigadores crearon diferentes tipos de Esqueletos. Usaron impresión 3D para hacer varios diseños de esqueletos y probar cuál nadaría mejor. Se hicieron seis tipos de esqueletos, cada uno ajustado para encontrar el mejor equilibrio entre velocidad y eficiencia energética.

La prueba de natación

Los robots fueron probados en una piscina, y los investigadores grabaron sus movimientos con una cámara. Chequearon qué tan rápido podía nadar cada robot y cuánta energía usaba durante la natación.

Resultados a montones

Los resultados mostraron que un tipo de esqueleto en particular tuvo el mejor desempeño, nadando a la velocidad más rápida mientras usaba la menor cantidad de energía. Los hallazgos resaltaron lo importante que es el diseño adecuado para la eficiencia de natación.

La importancia de la flexibilidad en el diseño

La flexibilidad es crucial para este robot delfín. Al integrar múltiples aspectos de flexibilidad-como el cuerpo, la activación y cómo encajan las partes-el robot puede imitar mejor los movimientos gráciles de un delfín real. Esto significa que puede nadar más suavemente y reaccionar mejor a las condiciones cambiantes del agua.

¿Por qué elegir diseños flexibles?

La flexibilidad permite a los robots adaptarse a su entorno, lo que es especialmente importante en el agua. A diferencia de los robots de diseño rígido tradicionales, un robot flexible puede moverse de manera más natural al encontrarse con obstáculos o corrientes de agua variadas.

¿Qué sigue para el robot delfín?

Aunque la versión actual del robot solo puede nadar hacia adelante, hay muchos planes para mejorar. Los investigadores esperan añadir la capacidad de girar y maniobrar mejor. También quieren incorporar una cámara para ayudar al robot a entender su entorno en tiempo real. Esto ayudaría al robot no solo a nadar, sino también a explorar entornos submarinos de manera efectiva.

Mejoras futuras

Los desarrollos futuros apuntan a mejorar la capacidad del robot para adaptarse a diferentes condiciones de natación. Los investigadores planean ajustar el diseño para permitir varias configuraciones de esqueleto que puedan cambiar según la situación. Esto hará que el robot sea aún más versátil y capaz en diferentes escenarios acuáticos.

¿Por qué importa esto?

Crear un robot delfín que pueda nadar como el de verdad podría tener muchas aplicaciones. Por ejemplo, podría ayudar en la investigación y exploración submarina, permitiendo a los científicos estudiar la vida marina sin perturbarla. Además, desarrollar robots que usen energía de manera eficiente podría llevar a mejores prácticas ambientales en entornos acuáticos.

En conclusión

Este nuevo robot delfín es un emocionante avance en el mundo de la robótica. Al enfocarse en la flexibilidad y en imitar cómo nadan los delfines, los investigadores están abriendo puertas a nuevas posibilidades en exploración submarina y tecnología. Aunque aún hay mucho que aprender y mejorar, el camino hacia un robot delfín sin ataduras promete ser toda una aventura acuática. ¡Así que mantengamos los ojos en el agua y veamos qué nuevas sorpresas traerá este delfín robótico!

Fuente original

Título: An Untethered Bioinspired Robotic Tensegrity Dolphin with Multi-Flexibility Design for Aquatic Locomotion

Resumen: This paper presents the first steps toward a soft dolphin robot using a bio-inspired approach to mimic dolphin flexibility. The current dolphin robot uses a minimalist approach, with only two actuated cable-driven degrees of freedom actuated by a pair of motors. The actuated tail moves up and down in a swimming motion, but this first proof of concept does not permit controlled turns of the robot. While existing robotic dolphins typically use revolute joints to articulate rigid bodies, our design -- which will be made opensource -- incorporates a flexible tail with tunable silicone skin and actuation flexibility via a cable-driven system, which mimics muscle dynamics and design flexibility with a tunable skeleton structure. The design is also tunable since the backbone can be easily printed in various geometries. The paper provides insights into how a few such variations affect robot motion and efficiency, measured by speed and cost of transport (COT). This approach demonstrates the potential of achieving dolphin-like motion through enhanced flexibility in bio-inspired robotics.

Autores: Luyang Zhao, Yitao Jiang, Chun-Yi She, Mingi Jeong, Haibo Dong, Alberto Quattrini Li, Muhao Chen, Devin Balkcom

Última actualización: 2024-11-01 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.00347

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.00347

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a arxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

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