Cão robótico japonês KLEIYN com costas flexíveis aprende a escalar paredes

A maioria dos robôs quadrúpedes modernos possui corpos rígidos e inteiriços que os ajudam a executar determinadas funções. No entanto, em alguns cenários, costas flexíveis podem ser necessárias, como demonstrado pelo cão robótico KLEIYN, desenvolvido no Japão.

Fonte da imagem: Universidade de Tóquio

Uma parte traseira rígida confere ao robô de quatro patas alta manobrabilidade e a capacidade de transportar cargas; um design flexível pode ser necessário quando for necessário se espremer em espaços estreitos, como subir em uma chaminé. Esta solução foi proposta por engenheiros da Universidade de Tóquio: uma dobradiça instalada na parte traseira do KLEIYN o ajuda a superar obstáculos de várias alturas, incluindo aqueles que podem ser encontrados em áreas de desastre. A dobradiça permite que a parte traseira se curve ligeiramente, reduzindo o comprimento do corpo para movimentação em condições difíceis.

Em vez de instalar pinças ou garras nas extremidades dos membros para ajudar a máquina a se agarrar a superfícies verticais irregulares, os engenheiros japoneses decidiram aplicar pressão suficiente nas articulações para que o robô pudesse escalar até paredes verticais lisas, mesmo que estivessem próximas umas das outras. Cada perna tem três graus de liberdade, além de uma dobradiça com eixo de inclinação nas articulações do ombro e do joelho traseiro. Todas as articulações são equipadas com acionamentos com relação de transmissão de 1:10 e torque de 25 N·m. Os “joelhos” nos membros dianteiros e traseiros do KLEIYN são direcionados em direções opostas para garantir o melhor contato com as superfícies externas durante o movimento vertical.

A articulação lombar possui um grau de liberdade e uma relação de transmissão de 1:9 em um motor com torque de 40 N·m. Ela conecta duas metades idênticas do corpo em uma caixa de alumínio, dentro da qual, em particular, estão localizados a bateria e o computador de bordo. A metade frontal também abriga um lidar e uma unidade de medição inercial integrada. O KLEIYN é controlado pela plataforma de inteligência artificial Contact-Guided Curriculum Learning, que foi treinada com reforço em ambientes virtuais. Após o treinamento, o robô foi capaz de escalar duas paredes verticais localizadas a uma distância de 800 mm uma da outra no mundo real a uma velocidade de até 170 mm/s – 50 vezes mais rápido do que um dos robôs similares criados nos EUA. O KLEIYN pesa 13 kg, tem uma altura de 400 mm e um comprimento de corpo reto de 760 mm. Na prática, o robô pode ser útil para inspeções industriais e em operações de busca e salvamento.