DirectHop: un microrrobot con salto controlado y auto-enderezamiento

La navegación autónoma de pequeños robots en entornos complejos a menudo requiere la capacidad de superar obstáculos de manera eficiente. En este contexto, el salto emerge como una solución efectiva para autómatas de tamaño reducido. Investigadores han desarrollado DirectHop, un microrrobot de un gramo que implementa una estrategia de salto novedosa, eliminando la necesidad de los sistemas de resorte convencionales, según reporta Hackster.io.

DirectHop, con unas dimensiones aproximadas de 50 mm, integra un motor de corriente continua sin núcleo de 820 mg como corazón de su mecanismo de propulsión. A diferencia de los robots saltarines que acumulan energía lentamente en resortes, DirectHop utiliza el motor para generar directamente el impulso necesario para el despegue. Este motor se conecta a la base del robot mediante un mecanismo de varillaje Sarrus de 40 mm de recorrido, fabricado con compuestos de fibra de carbono, que asegura un movimiento lineal. Un sistema de bobinado, compuesto por dos finas líneas de pesca adheridas al eje del motor, permite al robot impulsarse: el motor enrolla una línea, tirando contra el varillaje y empujando el pie hacia abajo mientras el resto del robot se acelera hacia arriba.

Una de las ventajas principales de DirectHop reside en su capacidad para modular la altura del salto. El par motor es directamente proporcional a la corriente que fluye por sus bobinados. Dado que el varillaje convierte este par en fuerza contra el suelo, aumentar la corriente permite un impulso más potente y, consecuentemente, un salto más alto. Las pruebas han demostrado una relación lineal robusta entre la corriente del motor y la altura del salto, con un valor R² de aproximadamente 0.98. El robot ha logrado alturas de salto de centro de masa de hasta 28.6 cm, y puede realizar pequeños saltos hacia adelante de menos de 5 mm con pies inclinados.

Para afrontar aterrizajes en orientaciones impredecibles, DirectHop incorpora una jaula antivuelco de fibra de carbono, inspirada en el caparazón de una tortuga. Tras el aterrizaje, el motor invierte su movimiento y se retrae hacia la base. Este desplazamiento del motor, que constituye más del 80% de la masa total del robot, modifica el centro de masa y, junto con la retracción rápida, proporciona el impulso necesario para que el robot se incline desde posiciones estables, permitiendo que la gravedad lo enderece. Este sistema ha demostrado una tasa de éxito del 90% en pruebas de auto-enderezamiento, con un tiempo promedio de recuperación de cuatro segundos desde la posición invertida más desfavorable. El equipo también ha logrado que el robot realice cuatro saltos consecutivos, deteniéndose solo cuando el cable de alimentación externo comenzó a interferir.

Actualmente, DirectHop requiere un cable para su suministro de energía. No obstante, los investigadores anticipan que versiones futuras podrían integrar su propia batería y electrónica de control, o incluso emplear células solares para saltos periódicos. Se espera que futuras iteraciones incluyan capacidades de locomoción hacia adelante, dirección y control a bordo, transformando el prototipo de laboratorio en un robot autónomo.