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En escenarios de exploración de terrenos complejos y operaciones de rescate extremo, la capacidad de escalada vertical de los robots cuadrúpedos siempre ha sido un gran desafío técnico.
En este vídeo presentamos el innovador robot cuadrúpedo escalador de paredes KLEIYN.
Mediante la incorporación de una articulación activa de cintura (Active Waist Joint) y la integración profunda de algoritmos de aprendizaje por refuerzo (Reinforcement Learning, RL), este proyecto logra realizar una escalada vertical eficiente tipo chimney climbing dentro de espacios estrechos con un ancho de 800–1000 mm.
La velocidad de escalada alcanza hasta 50 veces la de los robots cuadrúpedos tradicionales.
En esta investigación innovadora, los actuadores articulares de alto rendimiento CubeMars actúan como la solución de accionamiento principal, proporcionando la alta respuesta dinámica y el control preciso de fuerza necesarios para las articulaciones de cintura y patas del robot KLEIYN.
Los robots cuadrúpedos tradicionales normalmente solo cuentan con grados de libertad en las patas, mientras que el cuerpo principal permanece como una estructura rígida.
Este diseño proporciona una excelente estabilidad al caminar sobre superficies planas, pero al enfrentarse a paredes verticales o espacios reducidos como chimeneas y tuberías, aparecen importantes limitaciones físicas.
Falta de un punto de generación de fuerza basado en el cuerpo: Un cuerpo rígido no puede transferir eficazmente la fuerza generada por las patas hacia la pared mediante movimientos como arquear la espalda o girar el cuerpo. Como resultado, la fuerza de fricción y la fuerza de soporte son insuficientes.
Limitaciones de los algoritmos de control: En espacios confinados, el robot necesita realizar ajustes posturales con una frecuencia extremadamente alta. Los métodos de control tradicionales tienen dificultades para resolver estos problemas dinámicos no lineales y de alta dimensionalidad.
Para resolver estos desafíos, el equipo de KLEIYN incorporó de forma innovadora una articulación activa de cintura al robot y adoptó una estrategia de control basada en aprendizaje por refuerzo.
Los motores articulares CubeMars proporcionan un soporte ideal para este proyecto en los siguientes aspectos clave:
Potencia dinámica y respuesta ágil para la “cintura activa”: La cintura activa es el componente fundamental que permite al KLEIYN realizar escalada en paredes. Necesita ejecutar frecuentemente movimientos amplios de inclinación y rotación. Los motores articulares CubeMars cuentan con una alta densidad de par y una inercia del rotor extremadamente baja, lo que les permite generar una potente fuerza instantánea manteniendo al mismo tiempo un alto ancho de banda de respuesta. Esto permite que los movimientos de la cintura del robot sean tan flexibles y dinámicos como los movimientos biológicos.
Soporte perfecto para la ejecución de bajo nivel de algoritmos de aprendizaje por refuerzo (RL): Los algoritmos de aprendizaje por refuerzo requieren actuadores con una precisión de control extremadamente alta y una latencia mínima. Los motores CubeMars integran codificadores de alta resolución y algoritmos avanzados de control FOC, permitiendo ejecutar con precisión los comandos de posición, velocidad y par enviados por el controlador superior a altas frecuencias (por ejemplo, 1000 Hz). Esto garantiza una reproducción precisa de las políticas de RL en entornos reales.
Diseño extremadamente ligero: En los robots escaladores, cada gramo adicional aumenta considerablemente los requisitos de par del motor y las exigencias de los mecanismos de soporte y adherencia. Los motores CubeMars integran controlador, motor y reductor en una unidad altamente compacta y ligera. Esto permite que KLEIYN incorpore más grados de libertad en la cintura mientras mantiene estrictamente controlado el peso total del robot.
A través de este vídeo podrá observar directamente el impresionante rendimiento del robot KLEIYN equipado con motores CubeMars:
Prueba de escalada en paredes estrechas: Muestra cómo el robot utiliza su cintura activa para apoyarse contra la pared y ascender de forma estable a una velocidad de 150 mm/s dentro de paredes verticales con un ancho de 800–1000 mm.
Primer plano del movimiento de la cintura activa: Muestra claramente los movimientos de flexión, extensión y torsión de la cintura activa durante cada paso de escalada. Estos movimientos no pueden ser realizados por los robots cuadrúpedos rígidos tradicionales.
Comparación con soluciones tradicionales: Demuestra visualmente la gran ventaja del KLEIYN frente a los robots cuadrúpedos convencionales en términos de eficiencia de escalada.
P1: ¿Los motores CubeMars son adecuados para las articulaciones de cintura de robots?
R:Sí.Los módulos articulares CubeMars de la serie AK cuentan con alto par, bajo juego mecánico (backlash) y una respuesta de alta frecuencia. Son ampliamente utilizados en estructuras de cintura, cuello y conexiones articulares de robots humanoides y cuadrúpedos, proporcionando un sólido soporte para el control dinámico de cuerpo completo.
P2: ¿Sus motores son compatibles con algoritmos avanzados como el aprendizaje por refuerzo (RL)?
R:Sí.Los motores CubeMars ofrecen interfaces de comunicación de alta frecuencia CAN/RS485, admiten múltiples modos de control como posición, velocidad y par, y proporcionan protocolos abiertos de comunicación de bajo nivel. Pueden integrarse perfectamente con diferentes frameworks de aprendizaje por refuerzo como Isaac Gym y MuJoCo, permitiendo un despliegue rápido de Sim2Real (de simulación a realidad).
Ya sea que esté desarrollando un robot cuadrúpedo escalador, un robot humanoide o un brazo robótico complejo, CubeMars proporciona soluciones de actuadores miniaturizados con alta densidad de potencia y rápida respuesta, adaptadas a sus necesidades.
