Robots que pujen parts verticals.

Els motors a reacció, poden tenir fins a 25.000 parts individuals, el seu manteniment regular, és una tasca tediosa que pot durar més d'un mes per cada motor. 

Molts components estan situats a l'interior del motor i no es poden ser inspeccionats sense desmuntar-los,  el que  afegeix temps i costos de manteniment. Aquest problema no només es limita als motors a reacció; moltes altres màquines, com ara sópn els equips de construcció, els generadors i els instruments científics, requereixen de grans inversions, de temps i diners per inspeccionar i fer manteniment.

Font: Google

Investigadors de l'Institut Wyss de la Universitat de Harvard i l'Escola John A. Paulson d'Enginyeria i Ciències Aplicades (SEAS), han creat un micro-robot  amb articulacions amb coixients i peus electroadhesius, dissenyats de manera especial per caminar en vertica. Aquest treball, ha estat publicat al Science Robotics.

Ara que aquests robots poden explorar en tres dimensions, en comptes de moure's en una superfície plana , hi ha tot un nou món en el qual, es poden moure i interactuar. Un dia podrien permetre la inspecció no invasiva d'àrees de grans màquines difícils d'accedir, estalviant temps i diners a les empreses i fent que aquestes siguin més segures.

El nou robot, anomenat HAMR-E (Harvard Ambulatory Micro-Robot with Electroadhesion), es va desenvolupar en resposta a un repte emès al Laboratori de Microrobòtics de Harvard per Rolls-Royce,  va preguntar si seria possible dissenyar i construir un exèrcit de micro-robots capaços d'escalar dins parts dels seus motors a reacció que són inaccessibles per als treballadors humans. Els robots d'escalada existents poden fer front a superfícies verticals, però experimenten problemes quan intenten pujar al revés, ja que requereixen una gran quantitat de força adhesiva per evitar que caiguin.

Font: Siencedaily.com

Un dels micro-robots existents, li permet caminar amb les quatre potes sobre superfícies planes i nedar a través de l'aigua. Tot i que el disseny bàsic del HAMR-E és similar a HAMR, els científics van haver de resoldre una sèrie de reptes per aconseguir que HAMR-E s'adhereixi i travessés les superfícies verticals, invertides i corbes que es trobaria en un motor a reacció.

En primer lloc, es  necessitava crear coixinets adhesius que mantinguessin el robot connectat a la superfície fins i tot, quan està al revés, sinó que també s'alliberi perquè el robot pugui "caminar" aixecant-se i posant els peus. El cos consisteix en un elèctrode de coure aïllat amb poliimida, que permet la generació de forces electrostàtiques entre els coixinets i la superfície conductora subjacent. 

Els coixinets poden ser fàcilment alliberats i reactivants o desconnects el camp elèctric, que funciona a una tensió similar a la requerida per moure les potes del robot, el que requereix molt poca potencia addicional. Els coixinets electrocardius poden generar forces de cisallament de 5.56 grams i forces normals de 6,20 grams, més que suficients per evitar que el robot de 1,48 grams es llisqui cap avall o caigui de la seva superfície d'escalada. A més de proporcionar fortes forces adhesives, els coixinets van ser dissenyats per poder flexionar, permetent que el robot pujés sobre superfícies corbes o desiguals.

Els científics també van crear noves articulacions  pel HAMR-E, que poden girar en tres dimensions per compensar les rotacions de les cames mentre camina, el que li permet mantenir la seva orientació en la seva superfície d'escalada. Les juntes, es fabriquen amb fibra de vidre en capes i poliimida, i es dobleguen en una estructura semblant a l'origami que permet, que els turmells de totes les potes giren lliurement, i s'alineïn passivament amb el terreny a mesura que ascendeix el HAMR-E.

Font: Google

Finalment, els investigadors van crear un patró per un caminar especial pel HAMR-E, ja que ha de tenir tres coixinets de peu, que toquin una superfície vertical o invertida en tot moment per evitar que caigui o es llisqui. Un peu es llença des de la superfície, gira cap endavant i torna a enganxar, mentre que els tres peus restants queden units a la superfície. Al mateix temps, s'aplica una petita quantitat de parell al peu en diagonal a través del peu elevat per evitar que el robot, s'allunyi de la superfície d'escalada durant la fase de balanceig de la cama. Aquest procés es repeteix per a les altres tres cames per crear un cicle complet de marxa, i es sincronitza amb el patró de commutació del camp elèctric a cada peu.

Quan HAMR-E es va provar en superfícies verticals i invertides, va aconseguir  més de cent passos seguits sense separar-se. Va caminar a velocitats comparables a altres petits robots d'escalada en superfícies invertides i lleugerament més lent que altres robots d'escalada en superfícies verticals, però va ser significativament més ràpid que altres robots en superfícies horitzontals, cosa que el converteix en un bon candidat per explorar entorns que tenen una varietat de superfícies i diferents arranjaments a l'espai. També és capaç de realitzar girs de 180 graus sobre superfícies horitzontals.

Font: Google

HAMR-E, va maniobrar amb èxit en una secció invertida d'un motor a reacció, mentre s'adjuntava, i les seves articulacions del turmell passiu i els coixinets adhesius van permetre adaptar-se a les característiques rugoses i desiguals de la superfície del motor, simplement augmentant el voltatge d'electronització.

L'equip continua refinant el HAMR-E, i té previst incorporar sensors a les cames que detectin i compensin els cosos separats, que l'ajudaran a evitar que caiguin de les superfícies verticals o invertides. La capacitat de càrrega  de HAMR-E també és superior al seu propi pes, obrint la possibilitat de portar una font d'alimentació i altres  sensors per inspeccionar diversos entorns. L'equip també està explorant opcions per utilitzar HAMR-E, en superfícies no conductores.

Aquesta iteració del HAMR-E, el converteix en el primer i més convincent pas per mostrar que aquest enfocament d'un robot d' escalada centimètrica és possible i que, en el futur, aquests robots podrien ser utilitzats per explorar qualsevol tipus d'infraestructura, inclosos edificis, canonades, motors, generadors i molt més.

Font Universitat de Harvard