Mecanismo elástico de patas impulsa la movilidad de pequeños robots

El sistema, detallado por Hackster.io, se fundamenta en el concepto de inestabilidad mecánica conocido como “snap-through”. En lugar de exigir un suministro constante de alta potencia a motores minúsculos, el diseño permite que las patas del robot acumulen energía gradualmente para liberarla en una ráfaga rápida. Esta metodología es particularmente útil cuando se requiere un impulso repentino, como saltar un obstáculo o desplazarse por superficies irregulares.

Los investigadores lograron un comportamiento de “snap” fiable mediante la combinación de modelado matemático, simulaciones y experimentos robóticos. Esto les permitió determinar las condiciones geométricas y de carga necesarias para que una varilla helicoidal se deforme de manera abrupta, liberando su energía elástica de forma optimizada.

Cada pata está construida con una varilla de Nitinol superelástico. Un micro servo tuerce lentamente esta varilla hasta que acumula suficiente energía para desencadenar el efecto “snap-through”, impulsando la pata con una velocidad superior a la que el motor podría proporcionar directamente. Un robot prototipo, de 11 × 8 × 4 centímetros y 98.2 gramos, integra dos de estas patas en su parte trasera, alimentado por una batería LiPo de 7.4 V y una placa de control personalizada.

Las pruebas de campo demostraron la eficacia del sistema. El robot alcanzó una velocidad máxima de 3.21 longitudes corporales por segundo. En comparación, una versión casi idéntica con patas rígidas promedió solo 0.79 longitudes corporales por segundo, mientras que la versión con patas de “snap” alcanzó 2.46 longitudes corporales por segundo en diversas superficies como madera, tela, acrílico, cuero, césped y arena.

Además de su capacidad de salto en distintos terrenos, el robot pudo escalar y descender escalones, sortear superficies arenosas con rocas y orientarse hacia una fuente de luz. En un entorno sellado, las mismas patas adaptadas como paletas le permitieron nadar a una velocidad aproximada de media longitud corporal por segundo. Este mecanismo abre la posibilidad de desarrollar robots miniatura, potencialmente de unos pocos milímetros, capaces de maniobrar en entornos complejos donde los sistemas de propulsión convencionales resultan ineficientes.