NATURALEZA

Este robot saltador puede saltar cualquier cosa, animal o máquina.

¿Cuál es el tamaño de una pelota de fútbol pero puede saltar una distancia que va desde los pies de la Estatua de la Libertad hasta el nivel de sus ojos? Un nuevo robot que establece récords. Se eleva tres veces más alto que cualquier otro robot saltador que conozcan sus constructores. También supera en saltos a cualquier criatura viviente.

“Es realmente increíble pararse cerca de él y verlo lanzarse hacia el cielo más rápido de lo que puedes ver”, dice Elliot Hawkes.

Hawkes, ingeniero mecánico de la Universidad de California en Santa Bárbara, ha estado trabajando en este robot durante siete años. Comenzó como un “palo con pesas y bandas elásticas”, recuerda. Nadie lo habría llamado robot en ese momento porque no tenía motores ni partes electrónicas. Pero, señala, hizo que él y sus colegas pensaran, «¿qué tan alto podríamos llegar?»

Después de años de trabajo, el robot ha alcanzado alturas de 30 metros (100 pies), informaron Hawkes y sus colegas en Naturaleza el 27 de abril.

Las piernas elásticas de este robot están hechas de fibra de carbono, un material súper fuerte. Las bandas elásticas agregan un resorte adicional pero también ayudan a mantener las piernas juntas. Algunas versiones del robot no tenían bandas elásticas. Estos “tenían la mala costumbre de explotar en lugar de saltar”, dice Hawkes. “¡Las piernas se romperían y volarían en cien pedazos!”

Músculos poderosos

Estos investigadores estudiaron cómo saltan los animales. Observaron ranas saltadoras, arañas, ratas canguro, ardillas, lagartijas, perros y más. Pero el grupo de Hawkes no quería copiar ninguno de estos animales. En cambio, el equipo aprendió qué características establecen los límites para los saltadores de animales. Luego, el grupo encontró formas de sortear esos límites.

En los cuerpos de muchos animales (incluidos los humanos), los músculos proporcionan la energía para un salto. Los músculos tiran de los tendones elásticos, que actúan como resortes. A medida que se estiran, esos músculos y tendones almacenan energía. Lo sueltan de nuevo cuando vuelven a su longitud normal. La energía almacenada impulsa el salto. Saltar más alto requiere músculos más grandes.

Pero un músculo solo puede tensarse y relajarse una vez por salto. Entonces solo tienes una oportunidad de agacharte para saltar alto. En un motor, esto se llama un golpe. La mayoría de los animales saltadores desarrollan grandes motores (músculos) y pequeños resortes (tendones).

El peso es otro límite. Los músculos (o motores) más grandes hacen algo más pesado. Y a las cosas más pesadas les resulta más difícil moverse contra la fuerza de la gravedad. “Si quieres que un robot salte alto, necesitas equilibrar muchas partes diferentes”, dice Cynthia Sung. Como especialista en robótica de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia, no participó en el nuevo estudio.

Resortes elásticos

Este robot despega tan rápido que experimenta una aceleración de 315 g, o 315 veces la fuerza de la gravedad. Eso mataría a una persona. Pero muchos insectos diminutos pueden soportar tantas g. El saltamontes (o salivazo) alcanza los 400 g cuando salta.Brian Long, Amy Hao, Chris Keeley y Elliot Hawkes

Un saltador de robot puede usar un motor pequeño y liviano y un resorte grande. Esto se debe a que puede usar un pestillo para mantener el resorte en su lugar mientras el motor lo estira gradualmente. Con cada golpe del motor pequeño, el resorte se estira un poco más. Esto se llama multiplicación de trabajo. Incluso si una sola carrera del motor no es muy potente, su potencia se multiplica a lo largo de muchas carreras, ya que se almacena en el resorte.

El equipo de Hawkes usó este tipo de sistema para maximizar qué tan alto puede saltar un robot.

El nuevo robot tiene dos tipos de resortes. Tiene patas que se doblan en forma de aro. A medida que estas piernas se doblan, las bandas elásticas conectadas a ellas también se estiran. Cuando el robot está listo para saltar, tiene una forma rechoncha y redonda. Cuando se suelta el pestillo, las patas y las bandas elásticas vuelven a encajar en una forma estrecha similar a un modelo de cohete. Eso no es un accidente: esta forma cortará fácilmente el aire.

Cuando los resortes se rompen, el robot sale disparado hacia el cielo. En solo 9 milésimas de segundo, puede pasar de quedarse quieto a dispararse hacia arriba a casi 100 kilómetros (60 millas) por hora, dice Hawkes. Esa cantidad de aceleración repentina mataría a una persona. Cuando el robot aterriza, ahora puede posicionarse para el siguiente salto.

Disparando a la luna

“Es muy emocionante”, dice Sung. Quedó impresionada con lo alto que saltó el robot. Y maximizar la altura era el objetivo principal aquí. Sin embargo, para que el robot sea útil, necesitará algunas mejoras.

“No tienen ninguna dirección en absoluto”, señala Sung. Eso significa que este robot no puede controlar su altura o dirección de salto. El equipo de Sung ha creado su propio robot saltador, llamado REBound. Ese bot no puede saltar muy alto. Pero se puede programar para saltar a cualquiera de varias alturas diferentes.

El equipo de Hawkes está trabajando para agregar dirección a su robot. Estos investigadores esperan enviar su robot a la luna, por lo que también quieren encontrar una forma de recolectar muestras. Un saltador puede ir a lugares a los que un robot con ruedas no puede. “[This type of robot] podría saltar al fondo de un cráter, tomar muestras y regresar a un rover con ruedas”, señala Hawkes. Su equipo ya está trabajando con la NASA. Esperan convertir su robot en un explorador espacial.

Esta es una de una serie que presenta noticias sobre tecnología e innovación, posible gracias al generoso apoyo de la Fundación Lemelson.

Los animales y las máquinas usan diferentes métodos para acumular energía para poder saltar. Saltar puede ser una forma muy útil de moverse. Eventualmente, este nuevo robot saltarín podría explorar la luna.

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