Hace más de una década, Ralph Hollis inventó el ballbot, un robot elegante y simple cuyo cuerpo alto y delgado se desliza sobre una esfera ligeramente más pequeña que una bola de boliche. La última versión, llamada SIMbot, tiene un motor igualmente elegante con solo un movimientoparte: la pelota.
La única otra parte móvil activa del robot es el propio cuerpo.
El motor de inducción esférico SIM inventado por Hollis, profesor de investigación en el Instituto de Robótica de la Universidad Carnegie Mellon, y Masaaki Kumagai, profesor de ingeniería en la Universidad Tohoku Gakuin en Tagajo, Japón, eliminan los sistemas de accionamiento mecánico que cada uno utilizaba en anterioresBallbots. Debido a esta extrema simplicidad mecánica, SIMbot requiere menos mantenimiento de rutina y es menos probable que sufra fallas mecánicas.
El nuevo motor puede mover la pelota en cualquier dirección usando solo controles electrónicos. Estos movimientos mantienen el cuerpo de SIMbot equilibrado sobre la pelota.
Las primeras comparaciones entre SIMbot y un ballbot de accionamiento mecánico sugieren que el nuevo robot es capaz de alcanzar una velocidad similar, aproximadamente 1.9 metros por segundo, o el equivalente a una caminata muy rápida, pero aún no es tan eficiente, dijo Greg Seyfarth, unex miembro del laboratorio de Hollis que recientemente completó su maestría en robótica.
Los motores de inducción no son nada nuevo; utilizan campos magnéticos para inducir corriente eléctrica en el rotor del motor, en lugar de a través de una conexión eléctrica. Lo nuevo aquí es que el rotor es esférico y, gracias a algunas matemáticas sofisticadas y software avanzado, puedemoverse en cualquier combinación de tres ejes, dándole una capacidad omnidireccional. A diferencia de otros intentos de construir una SIM, el diseño de Hollis y Kumagai permite que la pelota gire completamente, no solo retroceder y avanzar unos pocos grados.
Aunque Hollis dijo que es demasiado pronto para comparar el costo del motor experimental con los motores convencionales, dijo que las tendencias de largo alcance favorecen las tecnologías en su esencia.
"Este motor se basa en una gran cantidad de productos electrónicos y software", explicó. "La electrónica y el software se están volviendo más baratos. Los sistemas mecánicos no se están volviendo más baratos, o al menos no tan rápido como la electrónica y el software".
La simplicidad mecánica de SIMbot es un avance significativo para los ballbots, un tipo de robot que Hollis mantiene es ideal para trabajar con personas en entornos humanos. Debido a que el cuerpo del robot se equilibra dinámicamente sobre la bola del motor, un ballbot puede ser tan alto como una persona, pero permanecen lo suficientemente delgadas como para moverse a través de las puertas y entre los muebles. Este tipo de robot es inherentemente compatible, por lo que las personas simplemente pueden apartarlo cuando sea necesario. Los Ballbots también pueden realizar tareas como ayudar a una persona a levantarse de una silla,ayudando a llevar paquetes y guiando físicamente a una persona.
Hasta ahora, mover la bola para mantener el equilibrio del robot se ha basado en medios mecánicos. Las bolas de Hollis, por ejemplo, han utilizado un método de "bola de ratón inversa", en el que cuatro motores accionan rodillos que presionan contra la bola para quepuede moverse en cualquier dirección a través del piso, mientras que un quinto motor controla el movimiento de guiñada del propio robot.
"Pero las correas que impulsan los rodillos se desgastan y necesitan ser reemplazadas", dijo Michael Shomin, un estudiante de doctorado en robótica. "Y cuando se reemplazan las correas, el sistema necesita ser recalibrado". Dijoel sistema de estado sólido del nuevo motor eliminaría ese proceso que lleva mucho tiempo.
El rotor del motor de inducción esférico es una bola de hierro hueca mecanizada con precisión con una carcasa de cobre. La corriente se induce en la bola con seis estatores de acero laminado, cada uno con bobinados de alambre trifásico. Los estatores se colocan justo al lado de la bolay están orientados ligeramente fuera de la vertical.
Los seis estatores generan ondas magnéticas que viajan en la bola, haciendo que la bola se mueva en la dirección de la onda. La dirección de las ondas magnéticas se puede dirigir alterando las corrientes en los estatores.
Hollis y Kumagai diseñaron conjuntamente el motor. Ankit Bhatia, estudiante de doctorado en robótica, y Olaf Sassnick, científico visitante de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Salzburgo, lo adaptaron para usarlo en balotas.
Deshacerse de la transmisión mecánica elimina gran parte de la fricción de los modelos anteriores de ballbot, pero prácticamente toda la fricción podría eliminarse instalando finalmente un rodamiento de aire, dijo Hollis. El cuerpo del robot se separaría de la bola del motor con un cojínde aire, en lugar de rodillos pasivos.
"Incluso sin optimizar el rendimiento del motor, SIMbot ha demostrado un rendimiento impresionante", dijo Hollis. "Esperamos que la tecnología SIMbot haga que los balones sean más accesibles y más prácticos para una amplia adopción".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Carnegie Mellon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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