Un nuevo desarrollo de robot cuadrúpedo ha batido el récord de velocidad en dispositivos que trepan por paredes y techos de metal. La innovación abre el camino para reducir los riesgos humanos en tareas industriales críticas, como la inspección de puentes y soldaduras de barcos.
Robots MARVEL trepando por un tanque de metal. / Korea Advanced Institute of Science and Technology
Como si del hombre araña se tratara, el pequeño robot de cuatro patas MARVEL es capaz de trepar por paredes y techos de hierro sin ninguna dificultad. Sus pies magnéticos le permiten sortear obstáculos y ser más ágil y rápido que ningún desarrollo robótico similar hasta la fecha.
La innovación es fruto de una colaboración internacional entre investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea y la Universidad de Illinois (EE UU) y se publica en Science Robotics.
“MARVEL puede moverse con agilidad no solo en terreno llano, sino también en paredes verticales y techos de materiales ferromagnéticos. Además, tiene la capacidad de realizar maniobras precisas, como cruzar huecos, superar obstáculos y hacer transiciones de plano en las esquinas”, explica a SINC Seungwoo Hong, autor principal del estudio e investigador del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea.
Singularidades de un robot con nombre de cómic
Hasta ahora, los robots trepadores se caracterizaban por unas capacidades locomotoras muy limitadas, que los hacía operativos tan solo a bajas velocidades. Por el contrario, MARVEL (siglas en inglés de Magnetically Adhesive Robot for Versatile and Expeditious Locomotion) es capaz de atravesar paredes y techos ferromagnéticos a velocidades de hasta 0,7 m/s y 0,5 m/s, respectivamente. Esto supera con creces a los robots trepadores anteriores en términos de velocidad de ascenso y capacidad de ejecución de movimientos. Además, tampoco necesita cuerdas de seguridad.
MARVEL puede moverse con agilidad no solo en terreno llano, sino también en paredes verticales y techos de materiales ferromagnéticos
Durante los experimentos, MARVEL demostró comportamientos complejos. Puede pasar por encima de huecos de 10 cm de ancho, superar obstáculos de 5 cm de altura y hacer transiciones entre pisos, paredes y techos. El robot también puede cargar con pesos de hasta 3 kg y tiene la capacidad de trepar por superficies curvas, como fue el caso de un tanque de almacenamiento recubierto con pintura, óxido y polvo.
¿Cómo funciona?
Las innovaciones clave en MARVEL son varias. El robot cuenta con pies de adhesión magnética, que combinan un imán electropermanente (EPM) y un elastómero magnetorreológico (MRE) para generar grandes fuerzas de sujeción. El EPM es un dispositivo con dos estados que puede cambiar su propiedad magnética a través de la corriente eléctrica, pero que –a diferencia de los electroimanes– no necesita electricidad para mantener un estado magnético y por lo tanto reduce el consumo energético. Por su parte, el MRE es un elastómero con componentes magnéticos que permite una mayor adherencia al metal ante una misma inclinación dada. Gracias a este sistema, el robot escala sin ataduras y sus pies aprovechan los imanes intercambiables para separarse y sujetarse de las superficies.
MARVEL también equipa baterías, actuadores de torque regulables, un ordenador y una controladora con la que el robot calcula las fuerzas óptimas de reacción del suelo. De este modo, se hace posible la locomoción dinámica en paredes y techos y se evita el deslizamiento o desprendimiento de las superficies.
Para permitir que el robot se mueva sobre superficies de forma irregular, estamos trabajando en el diseño de múltiples imanes electropermanentes miniaturizados, integrados en almohadillas con elastómero magnetorreológico para aumentar el área efectiva de contacto
Los investigadores trabajan ya en las siguientes versiones del aparato. “El robot puede moverse sobre superficies lisas con curvatura moderada. Para permitir que el robot se mueva sobre superficies de forma irregular, estamos trabajando en el diseño de múltiples EPM miniaturizados, integrados en almohadillas con MRE para aumentar el área efectiva de contacto y proporcionar una adhesión sólida”, avanza Hong.
Posibles aplicaciones
Numerosas operaciones industriales, como la inspección de tanques de almacenamiento, puentes, o las soldaduras en astilleros, se llevan a cabo en ambientes ferromagnéticos que contienen huecos, protuberancias, esquinas, paredes y techos. En muchos casos, son entornos de difícil acceso y que implican tareas a gran altura o en espacios confinados.
Esperamos que pueda ser utilizado para evitar riesgos
Los autores del estudio tienen claro el potencial de MARVEL para un uso real. “Sus capacidades de locomoción ágiles y precisas permiten expandir el espacio de trabajo operativo del robot y acercarse a lugares difíciles o peligrosos para los humanos. Esperamos que pueda ser utilizado para evitar riesgos”, afirma el ingeniero coreano.
Por el momento, los investigadores no están en conversaciones para comercializar la innovación.
Referencia:
Hong, Seungwoo; Um, Yong; et al. “Agile and versatile climbing on ferromagnetic surfaces with a quadrupedal robot”. Science Robotics (2022)