Comportamiento de salto típico de una carcasa esférica obtenida de la simulación: salta de la configuración invertida a su forma original. Crédito: Investigación avanzada de robótica (2025). Doi: 10.1002/adrr.202500041
Inspirados en un simple juguete para niños, un juguete Popper saltando, los investigadores han desbloqueado una clave para diseñar robots blandos más ágiles y predecibles. Los robots blandos, hechos de materiales flexibles, tienen una gran promesa de tareas delicadas, pero sus movimientos complejos han sido difíciles de predecir y controlar, especialmente acciones dinámicas como el salto.
Ahora, un equipo de la Universidad de Keio y la Universidad de Osaka publicado Un estudio en investigación avanzada de robótica que detalla la física detrás del salto de las delgadas capas hemisféricas, un bloque de construcción fundamental para saltar robots blandos.
El equipo analizó meticulosamente la dinámica de salto de estas conchas en forma de media esfera. Utilizando una combinación de experimentos de precisión, simulaciones numéricas y cálculos teóricos, se centraron en el papel crítico del contacto entre el caparazón y el suelo. Fabricaron varias conchas hemisféricas de caucho de silicona y usaron una configuración experimental a escala de escritorio con presión de aire para controlar su deformación.
Múltiples sensores capturaron los cambios rápidos de forma, proporcionando datos detallados para el análisis. Para investigar más a fondo este fenómeno, emplearon el método de punto de material (MPM) para crear una simulación numérica, reproduciendo con precisión la compleja deformación de la cubierta durante el salto.
Película del momento de salto en el experimento y simulación. Crédito: Investigación avanzada de robótica (2025). Doi: 10.1002/adrr.202500041
El avance clave radica en comprender el área de contacto cambiante entre la carcasa y el suelo. A medida que la carcasa invertida vuelve a su forma original, el área de contacto pasa de una forma de anillo a un disco completo. Esta transición aparentemente simple es crucial para comprender la transferencia de energía que impulsa el caparazón hacia arriba.
Al analizar estas dinámicas de contacto, los investigadores desarrollaron una fórmula predictiva para la altura de salto, dividiéndola en dos fases clave: la elevación inicial y el complemento final. Esta fórmula refleja con precisión los resultados experimentales y simulados.
La capacidad de predecir la altura de salto es un avance significativo para la robótica blanda. Elimina la necesidad de pruebas de prueba y error extensas y que llevan mucho tiempo, lo que permite a los investigadores diseñar robots adaptados a tareas y entornos específicos. Esto es especialmente crucial en los campos como la exploración, la búsqueda y el rescate, y el monitoreo ambiental, donde los robots deben navegar por terreno complejo e impredecible.
“Esta investigación destaca la importancia de analizar componentes individuales para comprender el rendimiento general de los robots blandos”, explica el investigador principal Tomohiko Sano. “Demuestra un cambio hacia el diseño teóricamente impulsado, lo que nos permite fabricar máquinas blandas más sofisticadas y efectivas”.
El coautor Ryuichi Tarumi, profesor de la Universidad de Osaka, se expande en el impacto más amplio: “Esta comprensión fundamental de un bloque de construcción fundamental abre puertas para diseñar nuevos robots blandos optimizados para condiciones de carga específicas sin extensiones de parámetros extensos”.
Esta investigación no solo avanza la robótica blanda, sino que también ofrece información valiosa sobre los principios de energía y movimiento elástica, que contribuyen a campos como la biomecánica, la ciencia de los materiales e incluso la ingeniería aeroespacial. Representa un salto significativo hacia máquinas blandas robustas, predecibles y verdaderamente capaces.
Más información: Takara Abe et al, Snap and Jump: cómo aparecen las conchas elásticas, la investigación de robótica avanzada (2025). Dos: 10.1002/adrr.202500041
Proporcionado por la Universidad de Osaka
Cita: La física del estallido: construir mejores robots de salto (2025, 30 de junio) Recuperado el 30 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-physics-robots.html
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