Los animales de cuatro patas que comienzan a caminar y gradualmente ganan velocidad, automáticamente entrarán al trote en algún momento. Esto se debe a que se necesitaría más energía para no cambiar la forma de andar. Esta correlación fue descubierta hace más de 40 años. Ahora, Alin Albu-Schäffer, profesor de la Cátedra de Sistemas Robóticos Basados en Sensores y Sistemas de Asistencia Inteligentes de la TUM, ha transferido con éxito este método al movimiento de robots.
Los expertos utilizan el término «dinámica intrínseca» para referirse a la forma en que los seres humanos y los animales realizan movimientos energéticamente eficientes. Por ejemplo, ajustan la rigidez de sus músculos cuando caminan sobre una superficie más rígida. Estas adaptaciones intrínsecas, que ocurren automáticamente, son difíciles de identificar en humanos y sistemas robóticos complejos.
La herramienta filtra los movimientos más económicos.
Pero una nueva herramienta desarrollada por un equipo dirigido por el Prof. Albu-Schäffer en TUM lo hace posible: «Por primera vez hemos logrado hacer calculables estos movimientos intrínsecos y altamente eficientes. La herramienta permite descubrir qué movimientos de un sistema son especialmente económicos.»
Un objeto de prueba importante en la investigación del equipo es BERT, un robot de cuatro patas que parece un perro pequeño. BERT fue diseñado por el Prof. Albu-Schäffer en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). La investigación, que se centra en la «locomoción eficiente y versátil con piernas», está financiada por la UE a través de una subvención avanzada del ERC.
Los investigadores identificaron seis patrones de movimiento para BERT, que el profesor Albu-Schäffer describe como excepcionalmente sencillos y que no requerirían energía en un mundo sin fricción. Algunos corresponden a movimientos familiares de los cuadrúpedos, como caminar, trotar o saltar. «Hemos confirmado así la hipótesis de que se pueden lograr marchas eficientes aprovechando los patrones de oscilación naturales», explica el profesor Albu-Schäffer, que también trabaja en el Instituto de Robótica e Inteligencia de Máquinas de Múnich (MIRMI).
Golpear oscilaciones naturales con sincronización precisa
Para realizar estos movimientos en un sistema natural con fricción, ahora se ha añadido un regulador controlado por ordenador que envía un impulso en el momento adecuado. «Se puede comparar con un niño sentado en un columpio en el patio de recreo y que recibe un impulso de energía en el punto más alto del padre que lo empuja», explica Annika Schmidt, del equipo de investigación del profesor Albu-Schäffer. Con una diferencia: «Los humanos no necesitan muchas ecuaciones en la cabeza para cronometrar exactamente su impulso; lo hacen de forma intuitiva», dice el estudiante de doctorado, que ha pasado varios años estudiando cómo enseñar a los robots el ritmo correcto.
El éxito se demuestra en una carrera entre tres modelos BERT. El perro robot, que ha sido programado con el método de movimiento intrínseco, tiende a saltar y moverse mucho más rápido y de forma más dinámica que sus hermanos, que se basan en patrones de movimiento más convencionales.
