Robôs com várias pernas são capazes de navegar em uma variedade de terrenos complexos e não estruturados. Seus vários graus de liberdade permitem que eles adaptem sua postura de caminhar para navegar em vários ambientes desafiadores, incluindo espaços confinados.

Apesar disso, as plataformas multi-pernas mais populares e comumente usadas não podem realizar essa adaptação de forma autônoma. Para resolver essa limitação, pesquisadores da CSIRO (Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth), em colaboração com ETH Zürich, desenvolveram recentemente uma nova abordagem que permite que robôs com pernas mudem de forma autônoma a forma de seu corpo com base no ambiente em que estão operando.

"Temos feito pesquisas sobre robôs com pernas e desenvolvido nossos próprios robôs com pernas nos últimos oito anos, "Navinda Kottege, pesquisador líder da equipe que realizou o estudo, disse TechXplore. "Esses robôs com várias pernas têm muitos graus de liberdade (por exemplo, Weaver tem 30 articulações) permitindo que eles tenham muitas posturas diferentes quando andam. Quando implantamos nossos robôs em ambientes confinados complexos, como minas subterrâneas, cavidades do teto ou áreas sob o piso, percebemos que eles precisam mudar sua configuração de perna e corpo (ou seja, postura) para se espremer através de aberturas estreitas, caminhe sobre obstáculos altos ou rasteje sob saliências baixas. Esse requisito é o que motivou esta pesquisa. "

O estudo recente realizado por Kottege e seus colegas se inspira na robótica suave, propor uma abstração de caixa delimitadora deformável do modelo do robô, combinado com estratégias de mapeamento e planejamento. Para mapeamento, os pesquisadores usaram mapas de multi-elevação centrados no robô gerados por sensores de distância montados no robô. Para o planejamento do caminho, eles usaram um algoritmo de otimização de trajetória chamado CHOMP, que pode criar trajetórias suaves, evitando obstáculos.

"Os sensores montados no robô, neste caso, um sensor 3D baseado em câmera estéreo, fornecer uma nuvem de pontos 3D do ambiente circundante, "Kottege disse." Essencialmente, trata-se de uma série de distâncias do robô a vários objetos em seu ambiente circundante. Essas informações geométricas são convertidas em um mapa de várias elevações, onde os pisos e tetos são identificados, informando ao robô o espaço que ele precisa percorrer. "

A abordagem desenvolvida por Kottege e seus colegas modela um robô como uma caixa delimitadora deformável, que pode ser deformado dentro de seus limites específicos de junta, para caber em espaços estreitos. Os pesquisadores também desenvolveram uma série de algoritmos que permitem que esta representação de caixa delimitadora deformada seja mapeada para um conjunto de ângulos articulares, que são então alimentados para o robô, permitindo-lhe adaptar de forma autônoma sua postura enquanto navega pelos espaços confinados.

"Os métodos que desenvolvemos não estão vinculados a um sensor específico ou a um robô de pernas específico, "Kottege explicou." Essas descobertas podem ser aplicadas a dados provenientes de qualquer sensor que forneça uma nuvem de pontos 3D do ambiente (por exemplo, Lidars, Câmeras ToF) e qualquer robô com graus de liberdade suficientes para que seja modelado como uma caixa delimitadora deformável. A aplicação desses resultados pode dar aos robôs futuros a capacidade de adaptar com eficácia suas posturas em aplicações do mundo real, como busca e resgate em uma mina desmoronada ou após um terremoto, para passar por espaços confinados difíceis e complexos e alcançar os sobreviventes a tempo. "

Os pesquisadores implementaram e avaliaram o método proposto em simulações e no robô hexápode Weaver, do CSIRO, que tem 33 centímetros de altura e 82 centímetros de largura, ao caminhar normalmente. Eles foram capazes de atingir a navegação sob 25 centímetros de obstáculos pendentes, através de fendas de 70 centímetros de largura e obstáculos de mais de 22 centímetros de altura, em ambos os espaços de teste artificiais e ambientes realistas, como um túnel de mineração subterrâneo. No futuro, seu modelo pode ser aplicado a robôs com pernas que precisam operar em minas, canteiros de obras, edifícios danificados, e outros ambientes desafiadores.

"Vamos agora continuar a trabalhar no desenvolvimento de robôs de pernas robustos e eficientes, capazes de operar em ambientes complexos do mundo real visando aplicações como busca e resgate, especialmente em ambientes subterrâneos sem cobertura de GPS, "Kottege disse." Esta é uma área de trabalho rica em problemas de pesquisa que vão desde o projeto de mecanismos, detecção e percepção de robôs para localização e navegação, para citar alguns. "

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