DirectHop: robot saltarín de UW con motor directo

Un dispositivo robótico lo suficientemente compacto para caber en una mano logra superar el escalón de una escalera estándar, aterrizar, enderezarse y volver a impulsarse. El equipo de ingeniería de la Universidad de Washington desarrolló este prototipo, denominado DirectHop, para investigar si el salto ofrece una alternativa viable a los robots de tamaño reducido frente a las barreras físicas, sin recurrir al vuelo.

El mecanismo emplea un micro-motor eléctrico acoplado a tres patas plegables. Al modificar la corriente eléctrica enviada al actuador, los investigadores controlan la altura del salto con una precisión de un centímetro. Esta arquitectura podría facilitar en el futuro tareas como la inspección de refinerías petrolíferas, el monitoreo agrícola o la exploración planetaria mediante enjambres de máquinas económicas. Actualmente, el sistema depende de cables para recibir energía y carece de capacidad de dirección autónoma.

Mecánica sin resortes

A diferencia de otros diseños biomiméticos que imitan a las pulgas almacenando energía en muelles, DirectHop evita ese método. Los sistemas de resorte dificultan el control preciso de la distancia y resultan complejos de miniaturizar. En su lugar, el motor se conecta mediante hilo de pescar a una torre integrada en el cuerpo del robot. La aceleración del motor enrolla el hilo mientras asciende por la estructura, elevando la máquina hacia el aire.

Durante la fase de ascenso, las tres articulaciones de las patas se extienden para mantener la alineación entre el motor y el punto de apoyo. Hanquan (John) Wang, asistente de investigación graduado en ingeniería mecánica en UW y autor principal, explicó que un motor eléctrico muy pequeño puede generar suficiente aceleración para impulsar el salto directamente, replicando la acción muscular de una rana. Wang añadió que el ajuste de la corriente permite definir distancias específicas de salto.

Recuperación tras el impacto

El aterrizaje representa un desafío crítico para cualquier sistema diseñado para múltiples saltos consecutivos. Dado que DirectHop tiende a girar descontroladamente en el aire, los creadores incorporaron una jaula de protección inspirada en el caparazón de la tortuga caja, conocida por ayudar al animal a volcarse sobre sus pies. Esta estructura soporta al robot cuando cae de lado.

Al retroceder el motor a lo largo de la torre, el centro de gravedad se desplaza, permitiendo que el dispositivo vuelva a su posición vertical sobre una pata. Este proceso de auto-enderezamiento tiene éxito en el 90% de los casos, preparando al robot para el siguiente impulso. Sawyer Fuller, profesor asociado de ingeniería mecánica en UW y autor senior, identificó la variabilidad de la longitud del salto, la recuperación post-impacto y la recarga para múltiples ciclos como los tres obstáculos más difíciles en esta disciplina.

Ruta hacia la autonomía

Para operar sin intervención externa, el proyecto requiere integrar fuentes de energía y navegación independientes. Wang y Fuller trabajan actualmente en la incorporación de células solares, baterías y un motor de vibración para los giros. También desarrollan patas retráctiles para ajustar el ángulo de despegue, además de cámaras y electrónica para la orientación espacial.

La meta final incluye la escalada autónoma de escaleras: un ciclo donde el robot detecta un peldaño, calcula el salto necesario, se posiciona y repite la secuencia tras aterrizar. Según las estimaciones de Wang, una versión completamente equipada costaría aproximadamente 10 dólares. Si se resuelven los retos técnicos pendientes, estos enjambres podrían colaborar con máquinas de mayor tamaño en entornos donde la pérdida de una unidad individual no comprometa la misión global.