En el campo de la fabricación de equipos de alta gama, los robots blandos, gracias a las características de materiales flexibles, muestran un enorme potencial en la ejecución de tareas finas. Sin embargo, sus complejas acciones dinámicas, especialmente la predicción y control de acciones de salto, han restringido durante mucho tiempo el desarrollo adicional de los robots blandos. Recientemente, un grupo de investigación de la Universidad Keio y la Universidad de Osaka, inspirado en simples juguetes de rebote para niños, ha logrado un avance clave, trayendo una nueva luz al campo de la tecnología de robots blandos.

Aunque los robots blandos tienen un amplio panorama, las acciones complejas son difíciles de predecir y controlar, y en particular, acciones dinámicas como el salto han sido un punto doloroso en la industria. En esta ocasión, el grupo de investigación de la Universidad Keio y la Universidad de Osaka publicó un estudio en la revista Advanced Robotics Research, enfocándose en el componente básico del robot blando de salto: la carcasa hemisférica delgada, y explorando en profundidad los principios físicos detrás de su salto.

El equipo de investigación realizó un análisis detallado de la dinámica de salto de la carcasa hemisférica. Combinaron tres métodos: experimentos precisos, simulaciones numéricas y cálculos teóricos, con énfasis en el rol clave del contacto entre la carcasa y el suelo. En la fase experimental, el equipo fabricó varias carcasas hemisféricas de silicona de goma y utilizó un dispositivo experimental de nivel de escritorio para controlar su deformación mediante presión de aire. Al mismo tiempo, múltiples sensores capturaron en tiempo real los rápidos cambios de forma de la carcasa, proporcionando datos detallados para el análisis posterior. Para un estudio más profundo, el equipo adoptó el método de puntos materiales (MPM) para crear simulaciones numéricas, reproduciendo con precisión las complejas deformaciones durante el proceso de salto de la carcasa.

El avance clave de la investigación radica en la comprensión profunda de los cambios en el área de contacto entre la carcasa y el suelo. Cuando la carcasa invertida rebota de vuelta a su forma original, el área de contacto cambia de un anillo a un disco circular completo. Este cambio aparentemente simple es en realidad crucial para entender la transferencia de energía que impulsa la carcasa hacia arriba. Basado en esto, los investigadores desarrollaron una fórmula de predicción de la altura de salto, dividiendo el proceso de salto en dos etapas clave: el levantamiento inicial y el rebote final. Esta fórmula se alinea altamente con los resultados experimentales y de simulación, proporcionando una base confiable para la predicción de la altura de salto en robots blandos.

La realización de la capacidad para predecir la altura de salto representa un gran progreso en la tecnología de robots blandos. Elimina el proceso de pruebas repetidas extensas y costosas, permitiendo a los investigadores diseñar robots blandos con precisión según las necesidades específicas de tareas y entornos. En campos como la exploración, el rescate y la monitorización ambiental en terrenos complejos, este resultado jugará un rol clave, ayudando a los robots a adaptarse mejor al entorno y completar tareas.

El investigador principal, Tomohiko Sano, declaró: "Esta investigación resalta la importancia de analizar componentes individuales para entender el rendimiento general de los robots blandos, representando un cambio hacia el diseño impulsado por la teoría, lo que ayuda a fabricar robots blandos más complejos y eficientes". El profesor de la Universidad de Osaka y coautor Ryuichi Tarumi agregó: "La comprensión fundamental de los componentes básicos abre caminos para diseñar nuevos robots blandos optimizados para condiciones de carga específicas, sin necesidad de extensas investigaciones de parámetros".

Esta investigación no solo impulsa el desarrollo de la tecnología de robots blandos, sino que también proporciona valiosos insights sobre los principios de energía de rebote y movimiento, contribuyendo significativamente en campos como la biomecánica, la ciencia de materiales e incluso la ingeniería aeroespacial, marcando un paso firme hacia la creación de robots blandos robustos, predecibles y verdaderamente potentes.