Un pequeño salto más allá

Las escaleras siguen siendo un obstáculo insalvable para muchos robots. Sin embargo, un joven equipo de la ETH de Zúrich está construyendo un vehículo diseñado para superar escalones con facilidad: saltando.

«Ascento» es el nombre que dieron a este sofisticado dispositivo sus creadores, un equipo de ocho estudiantes de ingeniería mecánica y uno de ingeniería eléctrica. El robot es muy especial: se mueve y mantiene el equilibrio sobre dos ruedas. Desde el punto de vista de la ingeniería, esto es bastante más difícil que construir un dispositivo sobre cuatro ruedas. Sin embargo, un robot bípedo proporciona una mejor movilidad y adaptabilidad a diferentes tipos de terreno.

Y eso no es todo: el objetivo principal de los nueve prometedores ingenieros es conseguir que el robot salte. Quieren que pueda saltar alto, como un canguro, y que vuelva a aterrizar con seguridad sobre sus dos ruedas. «Esto permitiría al robot superar escaleras y otros obstáculos», explica el estudiante Florian Weber. El equipo de Ascento surgió de un proyecto universitario especializado. En este tipo de proyectos, estudiantes de distintas disciplinas tienen la oportunidad de aplicar sus conocimientos a un determinado proyecto, desde la idea inicial hasta un prototipo funcional.

De izquierda a derecha: Ciro Salzmann, Marcus Vierneisel, Lionel Gulich, Florian Weber

La particularidad de Ascento es que está diseñado como un péndulo invertido: su centro de gravedad está por encima del eje. Por eso, Ascento es capaz de mantenerse en pie y moverse solo cuando recibe alimentación eléctrica y mantiene activamente el equilibrio sobre sus ruedas, de la misma manera que una persona en pie, que continuamente consume energía para mantener el equilibrio. Esto permite comparar a Ascento con un Segway, que también está propulsado por dos ruedas en un mismo eje y que requiere una tecnología motriz regulada para mantener el equilibrio.

De izquierda a derecha: Florian Weber, Dominik Mannhart

Las aplicaciones potenciales de Ascento son, por ejemplo, las inspecciones de edificios. El vehículo podría entrar en una casa que está en llamas o en peligro de derrumbarse. Con una cámara incorporada proporcionaría información valiosa a los rescatadores fuera del edificio. Ya existen varios robots para estos fines. Sin embargo: «Cuando se trata de subir escaleras, muchos robots llegan al límite de su capacidad», dice Marcus Vierneisel, que también es miembro del equipo universitario especializado de nueve personas. El objetivo para Ascento es que pueda subir escaleras a la misma velocidad que un humano. Gracias a su liviano diseño de dos ruedas, Ascento es más ágil que otros robots. «Por otro lado, los robots más grandes pueden interactuar con su entorno. Esto es algo que Ascento no puede hacer», añade Lionel Gulich, estudiante de ingeniería mecánica. Equipado con sensores, Ascento podría explorar un edificio y escanear en 3D sus habitaciones en poco tiempo. Por supuesto, el prototipo no podría todavía explorar un edificio entero por sí solo. Sin embargo, podría acercarse a un tramo de escaleras por control remoto y utilizar sus sensores para medir y calcular la altura y la longitud de los saltos que se requieren para subir cada escalón. «Activar cada salto de manera remota sería demasiado complicado y lento», dice Florian Weber. Esto sitúa a Ascento en la categoría de los robots semiautónomos.

Todavía no está claro si el proyecto universitario especializado y el prototipo del Ascento acabarán convirtiéndose en un robot de inspección listo para su producción comercial. Pero este no es su objetivo principal. Los proyectos universitarios especializado sirven, sobre todo, para que los estudiantes de la ETH prueben suerte con un proyecto real, en lugar de limitarse a memorizar teoría.

Los estudiantes reciben apoyo técnico y financiero de maxon motor, el fabricante especializado en sistemas motores, como parte del Young Engineers Program (YEP) de la empresa. Entre los motores de Ascento se encuentran dos motores maxon EC 90 flat. Técnicamente, el par de 963 mNm de estos motores está un poco sobredimensionado cuando el robot se mueve por un solo plano. Los motores demuestran toda su capacidad cuando mantienen en equilibro al Ascento después de aterrizar en un escalón estrecho, ya que esto requiere un par elevado y un control preciso. Los estudiantes del ETH decidieron utilizar la versión sin bastidor de los motores. El rotor y el estator se suministran por separado y sin eje de salida. El rotor y el estator solo se conectan cuando se integran en un sistema. En robótica, los motores maxon sin bastidor son a menudo la mejor opción porque ahorran espacio y permiten una elegante integración en estructuras de articulaciones. Cada motor es controlado por un módulo EPOS4.

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Adrian Venetz / maxon motor