Para lograr un seguimiento 3D preciso de la trayectoria de un robot biomimético anfibio de propulsión híbrida pie-ala, este estudio presenta un análisis de las fuerzas de propulsión periódicas generadas por el movimiento del robot, junto con los efectos hidrodinámicos no lineales durante el movimiento bajo el agua. A partir de este modelo dinámico, se construye una representación no lineal del espacio de estados del movimiento subacuático del robot. En esta formulación, se definen conjuntamente como objetivos de control el seguimiento de la trayectoria 3D -derivado del método de guiado por línea de visión- y la estabilización de la actitud. Con este fin, se emplea un algoritmo de control predictivo de modelos no lineales para calcular las entradas de control óptimas, ya que aborda eficazmente los retos de la fuerte no linealidad, los efectos de acoplamiento y la optimización multiobjetivo. Los resultados demuestran que el robot es capaz de seguir con precisión la trayectoria deseada y mejora el rendimiento general del movimiento.

Este artículo presenta un sistema de localización visual para robots submarinos, destinado a lograr un posicionamiento relativo de alta precisión y un seguimiento dinámico de objetivos. Se construye una estructura de referencia 3D AprilTag utilizando una configuración cúbica, y se integra en el AUV un módulo de cámara de alta resolución para la detección de marcas y la decodificación de poses en tiempo real. Combinando la geometría de marcadores de múltiples caras con una estrategia de estimación de estado fusionada, el método propuesto mejora la continuidad de la pose y la robustez durante las transiciones de varias etiquetas. Los resultados experimentales demuestran que el sistema mantiene estable la estimación de la pose y la continuidad de la trayectoria incluso con rápidos cambios de punto de vista y frecuentes cambios de etiqueta. Estos resultados validan la viabilidad y aplicabilidad del método propuesto para tareas submarinas de localización y seguimiento relativos.

Debido a su excelente capacidad de camuflaje y alta movilidad, los robots submarinos esféricos de pequeño tamaño son esenciales para las misiones de defensa cerca de la costa, especialmente para tareas como patrullaje, reconocimiento, vigilancia y captura de objetivos sensibles. Este artículo presenta un mecanismo de formación basado en la posición que se despliega fácilmente para múltiples robots esféricos que integra de forma creativa la estrategia de vinculación virtual con un algoritmo de consenso mejorado y el método de campo potencial artificial (APF). Esta estrategia se encarga de calcular las posiciones objetivo deseadas de formación global para los robots según la posición predefinida de la articulación líder virtual. El algoritmo de consenso mejorado y el APF se encargan de planificar las posiciones deseadas locales entre dos posiciones objetivo, lo que permite evitar colisiones y una distancia de comunicación excesiva entre los robots.

La imagen hiperespectral (HSI) ha evolucionado desde sus orígenes en misiones espaciales hasta convertirse en una prometedora tecnología de detección para robots terrestres móviles. Este artículo presenta un análisis sobre la integración y las aplicaciones de los sistemas HSI en plataformas móviles terrestres, con énfasis en las implementaciones en exteriores. El análisis abarca los desarrollos recientes en dos ámbitos de aplicación principales: navegación autónoma e inspección. En navegación, la revisión explora las aplicaciones de HSI en Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS) y escenarios todoterreno. En cuanto a las aplicaciones de inspección, la investigación abarca el despliegue de HSI en operaciones de búsqueda y rescate, exploración minera y monitorización de infraestructuras. Los avances recientes en el diseño de sensores y las capacidades de procesamiento han ampliado las aplicaciones de HSI, los autores concluyen que persisten los retos en el procesamiento en tiempo real, la robustez ambiental y el coste del sistema.

Los vehículos submarinos no tripulados (UUV) se utilizarán cada vez más en investigación científica, operaciones militares y mantenimiento de infraestructuras industriales. Este artículo presenta un novedoso concepto de hélice híbrida que permite a los vehículos inspirados en los nadadores más eficientes de la naturaleza. La hélice puede producir una cinemática tridimensional mejorada de la aleta caudal. Se utiliza un procedimiento de optimización basado en datos experimentales en tiempo real para obtener la mejor cinemática para maniobrar el vehículo, y se descubre una estrategia de 4 pasos que da como resultado un aumento del 49% en la maniobrabilidad con respecto a la cinemática bidimensional convencional. Los resultados muestran que el mecanismo propuesto es eficaz para una amplia gama de geometrías de aletas y valores de rigidez.

Este artículo tiene como objetivo resolver los desafíos que enfrentan los robots inteligentes en la navegación y la planificación de rutas, y propone un método que combina la red neuronal difusa (FNN) y el algoritmo genético (GA). Este método primero utiliza el algoritmo de red neuronal difusa para mejorar la precisión de navegación del robot en un entorno complejo; segundo, el algoritmo genético se utiliza para optimizar la eficiencia de la planificación de rutas para garantizar que el robot pueda completar la navegación en el menor tiempo posible. El estudio compara los métodos de navegación que integran la red neuronal BP (BPNN), la red de mapas autoorganizados (SOM) y la red neuronal de la teoría de resonancia adaptativa (ART). El robot inteligente basado en el modelo de algoritmo FNN y GA dedica el tiempo más corto a la planificación de rutas y tiene la mayor eficiencia, lo que ha promovido fuertemente el desarrollo posterior del campo de los robots inteligentes.

La exploración y el mapeo autónomos en entornos desconocidos siguen siendo fundamentales en la investigación robótica. La eficiencia de la exploración autónoma suele verse limitada por estrategias de exploración irracionales y una exploración de mapas incompleta. Este artículo propone un método eficiente de exploración autónoma basado en una estrategia de frontera, con el objetivo de mejorar el rendimiento de los robots móviles terrestres en tareas de exploración y mapeo. Utilizando una técnica de optimización de mapas de cuadrícula en tiempo real mediante filtrado y expansión bilaterales para eliminar fronteras ineficientes, mejorar la calidad del mapeo y optimizar la eficiencia general de la exploración autónoma. Los análisis comparativos con métodos clásicos, realizados tanto en entornos simulados como reales, muestran una mejoría del 10 al 30 % en la eficiencia de exploración.

La capacidad de los robots para realizar tareas complejas y no repetitivas será clave para alcanzar un nuevo nivel de automatización en aplicaciones agrícolas. La cosecha, requiere una combinación de movimientos que generalmente se desglosan en una fase de servocontrol visual y una de manipulación. Este artículo se centra en la tarea de cosechar hongos frescos, que aún se realiza manualmente por recolectores humanos debido a su alta complejidad. Un desafío clave es permitir la cosecha con hardware y sistemas mecánicos de bajo costo, como pinzas blandas, que presentan desafíos adicionales en comparación con sus contrapartes rígidas. Se diseñó una canalización de modelos de aprendizaje por imitación que utiliza cuantificación vectorial para aprender incrustaciones cuantificadas directamente a partir de entradas visuales. Los autores resaltan que se logró un éxito del 100 % en la selección de hongos entre distractores con menos de 20 minutos de recopilación de datos, que comprende una única demostración experta y trayectorias auxiliares no expertas.

Las infecciones de las vías respiratorias inferiores (IVRI) causadas por Pseudomonas aeruginosa son las más comunes entre los pacientes hospitalizados y se asocian con un aumento de la morbilidad, la mortalidad y los costos sanitarios atribuibles. El aumento de la resistencia de Pseudomonas a nivel mundial ha sido muy significativo para los pacientes, especialmente en las unidades de cuidados intensivos (UCI). Las diferentes especies de Pseudomonas presentan perfiles genéticos diferentes y una variada resistencia a los fármacos. El presente estudio determina la epidemiología molecular mediante el método de huella genética y la resistencia a los fármacos de P. aeruginosa aislada de pacientes con IVRI ingresados ​​en la UCI. Un total de 79 P. aeruginosa aisladas de pacientes con IVRI ingresados ​​en la UCI se caracterizaron mediante polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP), ADN polimórfico amplificado aleatoriamente (RAPD) y PCR extrapalindrómica repetitiva (REP-PCR). La resistencia a los antibióticos se determinó mediante el ensayo de concentración mínima inhibitoria (CMI), mientras que los genes MDR, a saber, blaTEM, blaOXA, blaVIM y blaCTX-M-15, se detectaron mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR). De las 137 especies de Pseudomonas aisladas de pacientes de la UCI, el 57,7% de los aislamientos correspondieron a P. aeruginosa. La prevalencia general de P. aeruginosa entre todos los pacientes incluidos fue del 34,5%. El análisis RAPD arrojó 45 patrones diferentes con 72 clústeres con un nivel de similitud del 57% al 100%. El análisis RFLP arrojó 8 patrones diferentes con 14 clústeres con un nivel de similitud del 76% al 100%. El análisis REP PCR arrojó 37 patrones diferentes con 65 clústeres con un nivel de similitud del 56% al 100%. No se observó correlación entre los diferentes patrones de ADN observados entre los tres métodos. La mayoría de los aislamientos (46,8%) fueron resistentes a la amikacina. De los 79 aislamientos, el 60,8% fueron positivos para el gen blaTEM y el 39,2% para el gen blaOXA. P. aeruginosa se aisló predominantemente de pacientes con IVRI ingresados ​​en la UCI. La diferencia en el nivel de similitud observada entre los tres métodos de huella genética indica una alta variabilidad intercepa. La alta variabilidad genética y los patrones de resistencia indican que debemos monitorear continuamente la tendencia en la prevalencia y la resistencia a los antibióticos de P. aeruginosa, especialmente en pacientes con IVRI ingresados ​​en la UCI.

La resistencia a los antibióticos es uno de los mayores desafíos para el tratamiento de las infecciones bacterianas en todo el mundo, lo que conlleva un aumento de los gastos médicos, estancias hospitalarias prolongadas y un aumento de la mortalidad. El uso de luz azul se ha sugerido como una alternativa innovadora para superar este problema. En este estudio, analizamos el efecto antibacteriano de la luz azul utilizando parámetros de baja emisión en cultivos de Staphylococcus aureus. Se utilizaron cultivos bacterianos in vitro en dos enfoques experimentales. El primer enfoque incluyó la aplicación de luz azul, simple o fraccionada, proporcionada por emisores LED (470 nm), con las siguientes fluencias: 16,29, 27,16 y 54,32 J/cm². Para el segundo enfoque, se utilizó un LED de potencia (470 nm) para suministrar 54,32 J/cm², fraccionada en tres aplicaciones. Nuestros resultados demostraron que los cultivos bacterianos expuestos a la radiación de luz azul fraccionada presentaron colonias significativamente menores que las del grupo control tras 24 h de incubación. Sin embargo, las bacterias afectadas lograron adaptarse y continuar proliferando tras un tiempo de incubación prolongado. Concluimos que el hipotético uso clínico de bajas fluencias de luz azul como tratamiento antibacteriano es arriesgado, ya que su acción no es definitiva y resulta ineficaz, al menos para la cepa utilizada en este estudio.

Esta investigación introduce el primer concepto de diseño para un robot esférico anfibio de rotor coaxial canalizado (BYQ-A1), utilizando el principio de control de masa variable. Utilizando la Teoría del Momento del Elemento de Pala (BEM) y la Teoría del Chorro de Pared, se establece un modelo de cálculo aerodinámico para el BYQ-A1. Además, se utiliza un método experimental ortogonal para realizar pruebas sobre el impacto de la corredera de masa variable en las propiedades aerodinámicas del sistema de rotor coaxial canalizado y validar la eficacia del modelo de cálculo aerodinámico. Los resultados muestran que el deslizador genera un efecto suelo interno y un efecto techo dentro del BYQ-A1 que mejoran la sustentación de los rotores superior e inferior cuando el robot está equipado con él. Este hallazgo sirve de guía para el posterior diseño de optimización y la investigación del método de control del BYQ-A1 ofreciendo valiosas referencias para esquemas de configuración que incorporen los dispositivos necesarios entre los rotores duales coaxiales.

La presencia continua de metales pesados ​​es una de las principales causas de contaminación ambiental debido a sus efectos tóxicos. En concentraciones mínimas, estos metales son altamente reactivos y pueden acumularse en las cadenas y redes tróficas, lo que representa un grave peligro para la salud pública. Se recolectaron muestras de suelo del drenaje de Paharang, Faisalabad. Se aislaron bacterias tolerantes al cadmio y se evaluó su CMI frente al Cd. La cepa bacteriana aislada GCFSD01 mostró una CMI de hasta 30 mM/L. La cepa bacteriana con mayor resistencia al Cd fue seleccionada para su posterior estudio. La caracterización molecular del aislado bacteriano GCFSD01 se realizó mediante ARNr 16S, lo que confirmó su identidad como Bacillus cereus. También se evaluaron las condiciones óptimas de crecimiento de la cepa bacteriana. La cepa GCFSD01 mostró un crecimiento óptimo a pH 7 y 37 °C de temperatura. Nuestro resultado reveló que la cepa GCFSD01 de B. cereus redujo el Cd en un 61,3 % después de 48 horas. La tolerancia a múltiples metales y la reducción de Cd por parte de B. cereus indican su potencial para un uso posterior en la descontaminación de suelos contaminados.

Un robot asistido por la Luna ayuda a un astronauta a girarse o lo transporta desde la Tierra, la trayectoria de sus brazos debe planificarse automáticamente según el entorno no estructurado de la superficie lunar. Este artículo presenta un modelo de estrategia de control de brazo dual de un robot lunar asistido basado en el aprendizaje jerárquico por refuerzo, y el problema de planificación de la trayectoria se modela como un proceso de decisión de Markov de dos capas. Durante el entrenamiento, se propone un método de diseño de funciones de recompensa basado en el método del campo de potencial artificial, y la información de recompensa se retroalimenta mediante un método de recompensa denso, lo que reduce significativamente el espacio de exploración no válido y mejora la eficiencia del aprendizaje. Esta investigación es fundamental para la interacción humano-robot, la interacción ambiental y el control inteligente de robots.

Construir instalaciones y equipos en órbita de forma eficiente, inteligente y autónoma, según los requisitos funcionales de las diferentes misiones, se ha convertido en un gran desafío en el campo de la investigación en tecnología espacial. Para comprender a fondo el progreso del ensamblaje en órbita con robots espaciales (OASR) y los problemas científicos que conlleva, este artículo analiza el estado actual de la investigación y el desarrollo tecnológico en OASR. Se analiza la importancia del OASR para la exploración espacial y otras misiones espaciales. Además, se describen las formas de clasificación existentes del ensamblaje en órbita y se propone una idea de clasificación desde la perspectiva de la combinación de la capacidad de movimiento de los robots espaciales y los objetivos del ensamblaje. Los autores buscan anticipar la tendencia de desarrollo y las perspectivas de aplicación de la tecnología de OASR y el rol que puede desempeñar en el proceso de exploración espacial humana.

En los últimos 50 años, la carrera espacial ha experimentado un crecimiento potencial gracias al desarrollo de sofisticados sistemas mecatrónicos. La biomimética y los atributos bioinspirados contribuyen significativamente a los avances en diversas industrias al incorporar características de organismos biológicos, como la autonomía, la inteligencia, la adaptabilidad, la eficiencia energética, la autorreparación, la robustez, la construcción ligera y la capacidad de excavación, cruciales para los sistemas espaciales. Este artículo presenta una revisión centrada en el diseño de hardware robótico para la exploración planetaria. Como resultado de esta investigación, los autores presentan una metodología pionera para el diseño de robots de inspiración biológica, justificando la aplicación de morfologías biológicas para la exploración lunar, tanto superficial como subterránea. Este enfoque demuestra el potencial para el avance de la robótica espacial mediante el diseño de sistemas biomecatrónicos que imitan características animales.

La investigación sobre robots modulares para la exploración espacial se ha centrado principalmente en la reconfiguración, con poca atención a la maniobrabilidad en entornos espaciales, para aprovechar las ventajas de la reconfiguración. Este artículo presenta el diseño de un robot modular tipo serpiente (MSR), que emulará una serpiente para navegar en entornos complejos y empleará su capacidad de reconfiguración para cambiar de forma in situ. Se propone un método de análisis y planificación del movimiento tipo serpiente para MSR. En primer lugar, se explora la viabilidad de utilizar módulos para lograr el movimiento tipo serpiente. En segundo lugar, se analiza la cinemática del MSR y se diseñan esquemas de movimiento de coordinación conjunta para cumplir con los requisitos del movimiento. Finalmente, se propone un método de planificación de trayectorias basado en aprendizaje por refuerzo, que considera las características del movimiento y las restricciones estructurales.

La exploración del planeta Marte es importante para comprender la posibilidad de que haya allí antigua vida microbiana y descubrir nuevos recursos más allá de la Tierra para preparar futuras misiones humanas a Marte. Para ayudar a las ambiciosas misiones no tripuladas a Marte, se han desarrollado tipos específicos de rovers planetarios para realizar tareas en la superficie de Marte. Este artículo presenta una investigación que desarrolla un robot cuadrúpedo reptante inspirado en las características de locomoción del lagarto del desierto. Para determinar los movimientos del robot, se establecen modelos cinemáticos relativos al pie, la pierna y la columna vertebral. Además, se verifican numéricamente los movimientos coordinados entre la columna vertebral del tronco y la pierna. Los autores destacan que se han realizado experimentos en términos de movilidad sobre suelos granulares y superficie rocosa, demostrando que este robot biomimético es adecuado para terrenos de la superficie de Marte.

Este artículo presenta un novedoso robot anfibio blando de tipo voxel basado en un ensamblaje de esferas flexibles de origami. En especial, se revela el fenómeno de almacenamiento de energía cero y la característica de cuasi-cero rigidez para demostrar que la esfera es adecuada para servir como componente robótico blando. Su adaptabilidad a múltiples entornos se ve reforzada por la estructura hueca inspirada en los poliedros de origami, que se ajusta de forma natural a las condiciones subacuáticas, como la presión hidrostática y las corrientes, mejorando la estabilidad y el rendimiento. Otras ventajas de este robot cuadrúpedo anfibio son su facilidad de fabricación mediante impresión 3D con materiales elásticos blandos accesibles, lo que garantiza una fabricación rápida y rentable. Los autores destacan que el robot blando tipo voxel presentado ejemplifica un enfoque innovador para lograr funcionalidades complejas en robots blandos.