Robot volador que se transforma en pleno vuelo para aterrizar y desplazarse sobre ruedas

Imagina un robot capaz de pasar sin problemas de volar como un dron a desplazarse como un vehículo con ruedas. Un dispositivo así podría tener importantes aplicaciones prácticas, siempre y cuando funcione de forma fiable en entornos reales. Eso es precisamente lo que se pretendía conseguir con el robot ATMO, que se transforma en pleno vuelo antes de aterrizar.

Orígenes y desarrollo en Caltech

ATMO, abreviatura de Aerially Transforming Morphobot (robot morfo transformable en el aire), fue desarrollado por ingenieros del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Este innovador robot se basa en los fundamentos de una creación anterior de Caltech conocida como M4 (Multi-Modal Mobility Morphobot, robot morfo de movilidad multimodal).

En su modo aéreo, el M4 funciona como un cuadricóptero tradicional, utilizando cuatro hélices cubiertas colocadas horizontalmente. Al aterrizar, esas hélices se pliegan hacia abajo para convertirse en ruedas motorizadas, y las cubiertas funcionan como llantas con banda de rodadura para proporcionar tracción en el suelo.

A pesar de su ingenio, ese diseño tenía una debilidad crítica: obstáculos como rocas o vegetación irregular podían impedir que las hélices se plegaran en su lugar después del aterrizaje. El ATMO aborda este desafío iniciando su transformación mientras aún está en el aire, llevando sus ruedas/hélices a una posición casi definitiva antes de tocar tierra.

Un sofisticado mecanismo de plegado

En el diseño del ATMO, cada hélice sigue siendo impulsada por su propio motor para el vuelo, pero un único motor central gestiona un mecanismo articulado que pliega o despliega las hélices. Aunque esto parece sencillo, el proceso es dinámicamente complejo.

A medida que las hélices cambian de posición y el flujo de aire descendente comienza a interactuar con el suelo que se aproxima, el comportamiento de vuelo del ATMO cambia significativamente. Para mantener el control durante esta transición, los investigadores desarrollaron un algoritmo adaptativo que recalibra constantemente el empuje de cada hélice en tiempo real.

Transición fluida al desplazamiento por tierra

Gracias a este sistema, ATMO puede ejecutar «aterrizajes dinámicos con ruedas» estables con las ruedas ya desplegadas. Una vez en tierra, pasa suavemente al modo rover, con transmisiones por correa a ambos lados que impulsan las ruedas. Se dirige mediante un sistema diferencial que ajusta la velocidad de cada transmisión de forma independiente.

«Estamos introduciendo un nuevo tipo de sistema dinámico que no se ha explorado antes», explicó Ioannis Mandralis, autor principal del estudio. «En el momento en que el robot comienza a transformarse, varias fuerzas dinámicas comienzan a interactuar. El sistema de control debe responder rápidamente a estos cambios».

La investigación se publicó recientemente en Communications Engineering, y un vídeo de demostración muestra a ATMO en acción mientras se transforma y maniobra por diferentes terrenos.

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