¡Echa un vistazo a este tradicional rover de ruedas que está luchando en superficies difíciles! Ahora llega la tecnología más reciente de rover desarrollada por SpaceBed, un rover con patas llamado Assagumo. Estos rovers pueden mover las patas individualmente a lugares específicos y también pueden inclinar sus cuerpos. Comprendamos esta última tecnología de rover espacial y también veremos cómo estos rovers se recuperan después de una caída.
Antes de continuar, veamos cómo estos rovers se desempeñan en una superficie inclinada. Como puedes ver, ambos se mueven hacia adelante con estabilidad. Si el ángulo de inclinación se incrementa un poco, el rover de ruedas se volcará, mientras que el rover de patas seguirá estable. ¿Sabes por qué sucede esto? Para responder a esta pregunta, debemos entender el concepto de un «polígono de soporte» en un rover.
Dibujemos un polígono utilizando los puntos de contacto con el suelo. Este polígono se conoce como «polígono de soporte». Si la proyección del peso propio del rover se encuentra dentro del polígono de soporte, significa que el rover es estable, de lo contrario, es inestable. A medida que aumentamos la pendiente de la superficie, la proyección del centro de gravedad comienza a moverse hacia atrás y después de cierto ángulo, queda fuera del polígono, lo que provoca que el rover sea altamente inestable y se voltee.
Ahora veamos cómo se resuelve este problema de alta inclinación utilizando un rover de cuatro patas. El polígono de soporte del rover de patas está formado por las patas en contacto con el suelo. Una cosa interesante aquí es que el polígono de soporte se convierte en un triángulo cuando la pata se levanta. Aumentemos lentamente la pendiente de la superficie. Cuando el punto de proyección está fuera del polígono de soporte, el rover también se vuelve inestable.
Sin embargo, este rover puede inclinar su cuerpo al aumentar la longitud de sus patas traseras. Debido a esto, el punto de proyección vuelve a caer dentro del polígono de soporte. Este tipo de operación no es posible con un rover de ruedas. Ahora este rover es estable, pero podemos mejorar aún más la estabilidad al comprender un concepto llamado «margen de estabilidad».
Consideremos estos dos casos, son los mismos rovers pero con diferentes movimientos de las patas. El margen de estabilidad se define con respecto a la dirección del movimiento. Observando estas imágenes, puedes entender fácilmente qué es el margen de estabilidad. Siempre se prefiere un margen de estabilidad más alto, ya que es más probable que se mantenga estable si se aplica una fuerza inesperada o una alta cantidad de fuerza.
Ahora, pasemos a la parte más interesante de este contenido, el movimiento del rover de cuatro patas en una superficie plana. Antes de entender el movimiento del rover en su conjunto, primero debemos comprender los detalles del movimiento de las patas. Para mover una pata, debemos levantarla, extenderla y luego llevarla hacia adelante. Esto se logra con dos motores servo. Primeramente, el motor 2 gira en sentido contrario a las agujas del reloj, lo que hace que la pata se levante del suelo. Luego, el motor 1 gira en sentido contrario a las agujas del reloj para extender la pata. Por último, el motor 2 gira en sentido de las agujas del reloj para colocar la pata en el suelo.
Es claro aquí que el punto de contacto de esta pata ha avanzado. En esta condición, si el cuerpo del rover también avanza, habremos logrado el movimiento hacia adelante del rover. Veamos cómo se puede mover el cuerpo del rover hacia adelante de esta manera. Es claro que para lograr este movimiento hacia adelante, necesitamos mover estos cuatro puntos del cuerpo del rover en línea recta. Antes de continuar, debemos comprender claramente cómo se ven afectados estos puntos amarillos por la rotación de los dos motores.
Enfoquémonos en el primer punto amarillo. Giremos solo el motor 1. Cuando el motor 1 gira, la extremidad inferior gira en sentido de las agujas del reloj y la otra en sentido contrario a las agujas del reloj. Esto se debe al par de reacción del rotor contra el estator. Sigamos el punto amarillo y dibujemos una trayectoria. Ahora giremos solo el motor 2 y descubramos la trayectoria trazada por el punto amarillo. El truco del movimiento hacia adelante del cuerpo del rover es combinar el movimiento de estos dos motores. Podemos activar el motor 1 para un pequeño movimiento y luego activar el motor 2 para otro pequeño movimiento.
El movimiento neto del punto amarillo es interesante, se ha movido hacia adelante. Sin embargo, si observamos detenidamente, el punto amarillo se ha movido en un ángulo, no en línea recta. Para solucionar este problema, debemos introducir otro motor en el rover. Este motor puede girar el cuerpo o la pata del rover en un eje vertical. Así que la solución es simple, simplemente activamos el tercer motor después del segundo motor. El movimiento del punto amarillo es perfectamente recto. Ahora, observa el hermoso movimiento hacia adelante creado por el movimiento combinado de los tres motores. ¡Es brillante, verdad? La misma operación está sucediendo en las otras tres patas al mismo tiempo para hacer que los cuatro puntos amarillos se muevan hacia adelante.
La suavidad de esta línea recta depende del ángulo mínimo de rotación de los motores. Si recuerdas, hemos detenido el movimiento robótico después de que la primera pata se adelantó. Ahora, con este movimiento del cuerpo hacia adelante, el rover ha alcanzado esta posición después de mover la primera pata y el cuerpo. La siguiente pata que se mueva dependerá de la máxima estabilidad. Mover la pata 3 proporcionará el margen de estabilidad máximo. Después de eso, movemos las patas 2 y 4 para obtener un ciclo completo de caminar.
Ahora, veamos cómo se gira el rover. Como se muestra, la primera pata se levanta durante un giro y, en lugar de colocarla hacia adelante, se gira usando el motor 3 primero y luego se coloca a un lado. Cuando repetimos la misma operación en las otras patas, el rover gira. Además del movimiento hacia adelante y los giros, el rover también puede retroceder, moverse lateralmente como un cangrejo, elevarse y descender, así como inclinar su cuerpo durante el movimiento en la luna. El rover se ayuda de muchos sensores, como una cámara multiespectral de alta definición y LIDAR, para la navegación primaria y exploración del entorno.
Además de recopilar datos de estos sensores, el rover también necesita detectar con precisión las perturbaciones en sus patas para reaccionar a tiempo y evitar tropezar. Los sensores utilizados por el rover para la locomoción son la unidad de medición inercial, sensores táctiles en los pies, codificadores y sensores de par. Los sensores táctiles pueden indicar si el rover está en contacto con el suelo o no.
La cantidad de fuerza aplicada por el suelo en los sensores se puede estimar utilizando los sensores de par en las articulaciones. La posición de cada articulación se puede obtener mediante los codificadores. Estos sensores trabajan juntos para mover el rover hacia adelante. SpaceBed diseñó este rover para explorar tubos de lava lunar en la Luna. Dado que no habrá presencia humana, el rover también debe ser capaz de recuperarse si de alguna manera se invierte.
. Aunque este rover es útil en terrenos desafiantes, tiene algunas desventajas, como el diseño y el sistema de control complejos, así como la baja velocidad de caminata, lo que lo hace altamente ineficiente en superficies planas.
