Tecnología e innovación

Dando un salto en bioinspirado de robótica

En el futuro no tan lejano, personal de primera respuesta a una zona de desastre puede incluir cuatro patas, el perro-como robots que pueden unido a través de un fuego o de escoger su camino a través de un campo minado, levantándose sobre sus patas traseras para convertir una bañera de la manija de la puerta o un punzón a través de una pared.

Tal robo de los rescatistas podrían estar listo para implementar en los próximos cinco a 10 años, dice Sangbae Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT. Él y su equipo en la Biomimética Laboratorio de Robótica están trabajando hacia ese objetivo, el endeudamiento de los principios de la biomecánica, la toma de decisiones y diseño mecánico para construir un robot de servicio que Kim dice que eventualmente hará “real, el trabajo físico,” tales como la apertura de puertas, rompiendo a través de las paredes, o válvulas de cierre.

“Dicen que hay tóxicos de los gases de escape en un edificio, y que necesita para cerrar una válvula en el interior, pero es peligroso para enviar a la gente en”, dice Kim. “Ahora, no existe un único robot que puede hacer este tipo de trabajo. Quiero crear un robot de primera respuesta, que potencialmente puede hacer más que un ser humano y ayuda en nuestras vidas.”

Para ello, Kim, quien fue galardonado con la tenencia de este año, está trabajando para fusionar los dos proyectos principales en su laboratorio: el Guepardo del MIT, una de cuatro patas, de 70 libras robot que corre y salta sobre los obstáculos de forma autónoma; y HERMES, una de dos patas, tele-operado robot, cuyos movimientos y el equilibrio son controlados remotamente por un operador humano, como una marioneta o un robot de “Avatar”.

“me imagino a un robot que puede hacer algo de física, la dinámica de trabajo”, dice Kim. “Todo el mundo está tratando de encontrar la superposición de las áreas donde están entusiasmados con lo que está trabajando, y es útil. Un montón de gente está emocionada de ver los deportes porque cuando ven a alguien en movimiento de forma explosiva, es la hipótesis de activar el cerebro del ‘neuronas espejo’ y sentir esa emoción al mismo tiempo. Para mí, cuando mis robots realizar de forma dinámica y el equilibrio, me pongo muy emocionado. Y ese sentimiento ha alentado a mi investigación.”

Un sargento vueltas roboticist

Kim nació en Seúl, Corea del Sur, donde él dice que su madre le recuerda como un manitas. “Todo con un tornillo, me gustaría tomar aparte”, dice Kim. “Y ella dijo: la primera vez, casi todo se rompió. Después de eso, todo empezó a funcionar de nuevo.”

Él asistió a la Universidad de Yonsei en la ciudad, donde estudió ingeniería mecánica. En su segundo año, como ha sido obligatorio en el país, él y otros estudiantes de sexo masculino se unió al ejército de corea del Sur, en donde él sirvió como sargento de dos años y medio.

“Nos enseña los nuevos reclutas] cada uno de los detalles acerca de cómo ser un soldado, como por ejemplo cómo usar camisas y pantalones, la hebilla de su cinturón, e incluso cómo hacer un puño cuando usted camina”, recuerda Kim. “El día comenzó a las 5:30 de la mañana y no termina hasta que todo el mundo estaba dormido, alrededor de las 10:30 de la tarde, y no se rompe. Sargentos de ejercicios son famosos por ser media, y creo que hay una razón para que se mantenga muy apretado de los horarios.”

Después de cumplir su servicio militar, Kim regresó a la Universidad de Yonsei, en donde él gravitó hacia la robótica, aunque no había ningún programa formal en el tema. Terminó participando en un proyecto de clase que desafió a los estudiantes a construir robots para realizar tareas específicas, tales como la captura de la bandera, y luego a competir, bot bot, en un concurso que fue similar a la del MIT popular Curso 2.007 (Diseño y Fabricación), a la que ahora co-enseña.

“[La clase] fue una muy buena motivación en mi carrera y me hizo un ancla en la robótica, mecánica lado”, dice Kim.

Un bioinspirado sueño

En su último año de universidad, Kim desarrollado relativamente barato 3-D escáner, que él y otros tres estudiantes lanzado comercialmente a través de una empresa llamada Solutionix, que desde entonces se ha expandido a Kim en su diseño. Sin embargo, en las primeras etapas de la compañía esfuerzos de recaudación de fondos, Kim se dio cuenta de algo.

“tan pronto Como salió, he perdido la emoción porque me había hecho descubrir cosas”, dice Kim. “Me encantó la figuración parte. Y me di cuenta después de un año de que el proceso de inicio, que yo debería trabajar en el comienzo del proceso de desarrollo, no tanto en la maduración de los productos.”

Después de la habilitación de la primera venta del producto, abandonó el país y se dirigió a la Universidad de Stanford, donde se matriculó en la ingeniería mecánica programa de posgrado. Allí, él experimentó su primer gusto de la libertad de diseño.

“fue una experiencia que cambia la vida”, dice Kim. “Fue una más libre, la creatividad, respetando el medio ambiente — mucho más de lo que lo es Corea, donde es muy conservadora de la cultura. Fue un choque cultural.”

Kim se unió al laboratorio de la Marca Cutkosky, un profesor de ingeniería que estaba buscando formas de diseño bioinspirado robótica máquinas. En particular, el equipo estaba tratando de desarrollar una escalada robot que imita el gecko, que utiliza diminutos pelos en sus pies para ayudar a escalar superficies verticales. Kim adaptado este peludo mecanismo en un robot y descubrió que funcionaba.

“fue a las 2:30 de la mañana en el laboratorio, y yo no podía dormir. Había probado muchas cosas, y mi corazón se clava”, recuerda Kim. “En algunos de reemplazo de puertas con ventanas altas, [el robot] se subió bien, con el mundo de la primera direccional adhesivos, que yo inventé. Yo estaba muy entusiasmado para mostrar a los demás, me envió un video de esa noche.”

Él y sus colegas lanzaron un inicio para desarrollar el gecko robot más, pero de nuevo, Kim se perdió la emoción de estar en el laboratorio. Dejó la compañía poco después, por una posición postdoctoral en la Universidad de Harvard, donde ayudó a diseñar la Meshworm, con un suave, robot autónomo que avanzó a través de una superficie como la de una lombriz de tierra. Pero incluso entonces, Kim estaba fijando sus ojos en grandes diseños.

“me estaba alejando de pequeños robots, porque es muy difícil para ellos hacer a la real, el trabajo físico”, dice Kim. “Y así que me decidí a desarrollar una más grande, el robot de cuatro patas para humanos a nivel de tareas físicas — un sueño a largo plazo.”

la Búsqueda de los principios de la

En 2009, Kim aceptó un ayudante de cátedra en el MIT Departamento de Ingeniería Mecánica, donde estableció su Biomiméticos Laboratorio de Robótica y configurar un objetivo de investigación: diseño y construcción de un cuatro patas, chita-inspirado en el robot.

“elegimos el guepardo porque era el más rápido de todos los animales de la tierra, así que aprendió de sus funciones de la mejor manera, pero hay muchos animales con similitudes [a los guepardos]”, dice Kim. “Hay algunas diferencias sutiles, pero probablemente no se puede aprender de los principios de diseño de.”

De hecho, Kim aprendieron rápidamente que en algunos casos, puede no ser la mejor opción para recrear ciertos los comportamientos de los animales en un robot.

“Un buen ejemplo en nuestro caso es el galope de la marcha”, dice Kim. “Es hermoso, y en un caballo al galope, se oye un da-da-cola, da-da-la rabadilla. Estábamos obsesionados por recrear. Pero resulta que al galope, tiene muy pocas ventajas en el mundo de la robótica.”

los Animales prefieren marchas específicas a una determinada velocidad, debido a una compleja interacción de los músculos, los tendones y los huesos. Sin embargo, Kim encontró que el robot cheetah, accionados con motores eléctricos, exhibió muy diferente cinética de sus animales, la contraparte. Por ejemplo, con motores de alta potencia, el robot fue capaz de trotar a un ritmo de 14 millas por hora, mucho más rápido que los animales pueden trote en la naturaleza.

“Tenemos que entender lo que es el principio rector que necesitamos, y pregunte: Es que una restricción en los sistemas biológicos, o podemos darnos cuenta de que en una ingeniería de dominio?” Dice Kim. “Hay un complejo proceso de encontrar útiles en los principios generales de las diferencias entre los animales y las máquinas. A veces obsesionarse con rasgos animales y características puede impedir su progreso en la robótica.”

Una “receta secreta”

además de la construcción De los robots en el laboratorio, Kim imparte varias clases en el MIT, incluyendo 2.007, que ha co-impartido durante los últimos cinco años.

“Es mi favorito de la clase, donde los estudiantes realmente salir de esta tarea-a modo de examen, y tienen esta oportunidad para lanzar a sí mismos en el lodo y crear sus propios proyectos”, dice Kim. “Los estudiantes de hoy se crió en el movimiento maker y con impresión en 3-D y de los Legos, y que has estado esperando algo como 2.007.”

Kim también enseña una clase en la que creó en el 2013 llamado Bioinspirado de Robótica, en el que 40 estudiantes se dividen en grupos de cuatro para el diseño y construcción de un robot inspirado en la biomecánica y movimientos de animales. El año pasado, los estudiantes presentaron sus diseños en el Vestíbulo 7, incluyendo una máquina de lanzar, una trayectoria de optimización de patadas a la máquina, y un canguro máquina que saltó sobre una cinta de correr.

Fuera del laboratorio y el aula, Kim está estudiando otro movimiento humano: el tenis de swing, que ha procurado perfecto para los últimos 10 años.

“En una gran cantidad de movimiento humano, hay algunos secretos de la receta, porque los músculos tienen propiedades muy especiales, y si usted no los conoce bien, puede realizar realmente mal y dañar a sí mismo”, dice Kim. “Todo se basa en la función muscular, y todavía estoy averiguando cosas en ese mundo, y también en el mundo de la robótica.”

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