robot insectoide

La locomoción robótica se ha inspirado frecuentemente en la fisiología de los insectos. Estos robots suelen tener forma de hexápodo . La investigación se ha vuelto multidisciplinaria, involucrando no solo a ingenieros robóticos, sino también a biólogos, especialmente neurobiólogos . Los ingenieros se benefician de esta relación al comprender mejor el funcionamiento de los insectos que han utilizado para modelar sus robots. Los biólogos, a su vez, obtienen una plataforma sobre la cual pueden probar sus teorías sobre el control motor de los insectos. ^{[ 1 ]}

Construir un robot capaz de caminar sobre una superficie plana en el laboratorio es una tarea relativamente sencilla. Un robot hexápodo con patas articuladas mecánicamente lograría este objetivo. Sin embargo, un robot con ruedas podría ser aún más simple, pero podría ser incapaz de resolver el problema mucho más complejo de atravesar terrenos irregulares con obstáculos impredecibles. Para ello, se requieren articulaciones en las patas, como las de un insecto real, con un control sensor-motor similar a la neurología de un insecto. Un simple ciclo rítmico de las patas no basta. Las patas y las articulaciones deben controlarse individualmente y en combinación según la información recibida de los sensores de posición y carga de las extremidades. ^{[ 2 ]}

La marcha de los insectos cambia con la velocidad deseada. Las investigaciones han demostrado que estos patrones de marcha pueden generarse localmente en muchos insectos incluso cuando están completamente desconectados del sistema nervioso central . ^{[ 3 ]} En algunos insectos, como la cucaracha , la marcha cambia en un insecto que corre, en parte porque el sistema nervioso del insecto no puede responder con la suficiente rapidez. Una cucaracha que corre cambia su marcha empujando con las tres patas de un lado a la vez. El movimiento lateral característico del animal se encuentra en la frecuencia de resonancia biomecánica establecida por el peso del insecto y la rigidez elástica de las patas combinadas. Este modo no necesita entrada de un controlador externo y es eficiente y estable. ^{[ 4 ]} Los investigadores reconocen las ventajas de las características de los insectos reales, pero hasta 2004, "solo rara vez se han combinado en un robot..." ^{[ 5 ]}

Para aeronaves muy pequeñas, el vuelo de ala fija resulta poco práctico debido a la rápida disminución de la relación sustentación-resistencia con el tamaño. El vuelo de los insectos, por otro lado, es siempre ornitóptero, lo que sugiere un enfoque para robots insectoides. Ma et al., por ejemplo, desarrollaron una mosca robot con alas batientes, sujeta por un cable, construida con material piezoeléctrico . Ma eligió modelar el robot a partir de la mosca porque, según su artículo, es la criatura más ágil que existe y, por lo tanto, la más difícil de emular como robot. ^{[ 6 ]}

Los insectos voladores tienen una resolución espacial visual deficiente, deben responder rápidamente y poseen poca o ninguna capacidad de procesamiento neuronal avanzado. Debido a las limitaciones de espacio y peso, los robots insectoides voladores presentan un conjunto de problemas muy similar. En 2003, Franceschini et al. investigaron la posibilidad de utilizar soluciones basadas en insectos para resolver problemas de navegación robótica. Franceschini construyó un robot de investigación basado en la fisiología neuronal de una mosca. El robot no era realmente un robot volador, sino un vehículo con ruedas. ^{[ 13 ]} El objetivo de la investigación era demostrar que un control sensor-motor simple, utilizando únicamente la detección de movimiento visual, podía navegar en un recorrido. ^{[ 14 ]}

El uso de la inteligencia de los insectos en la navegación robótica se remonta a 1986, pero inicialmente no fue adoptado por los ingenieros que construían robots. Se creía que, debido a que los insectos carecen de corteza visual y, por lo tanto, no pueden realizar un procesamiento visual avanzado ni formar imágenes, un robot basado en dicha tecnología no tendría mucho éxito. Franceschini argumenta que no es necesario poseer una corteza visual para la tarea de navegación, y que, de hecho, sería una carga innecesaria para un robot insecto (tanto el peso como el tiempo de procesamiento serían problemáticos). Franceschini señala que muchos de los sistemas visuales en los humanos tampoco pasan por la corteza visual. No siempre es necesario formar imágenes e identificar objetos. ^{[ 15 ]}