Científicos crean una mano robótica suave y escalable basada en múltiples materiales.

2 de septiembre de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Los robots basados en materiales blandos muchas veces son mejores replicando la apariencia, movimientos y habilidades tanto de humanos como de animales. Aunque ahora hay innumerables robots blandos, muchos de ellos son difíciles de producir a gran escala debido al alto costo de sus componentes o a su proceso de fabricación complejo.

Recientemente, investigadores de la Universidad de Coimbra en Portugal desarrollaron una nueva mano robótica blanda que podría ser más económica y fácil de fabricar. Su diseño, presentado en Cyborg and Bionic Systems, integra actuadores blandos con un exoesqueleto, los cuales pueden ser producidos utilizando técnicas escalables.

'La mayoría de los robots están hechos de materiales rígidos', dijo Pedro Neto, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio, a Tech Xplore. 'Sin embargo, cuando observamos a los animales, notamos que sus cuerpos pueden estar compuestos de partes duras (esqueletos) y partes blandas (como músculos). Algunos animales, como las lombrices, son completamente blandos. Tomando inspiración de la naturaleza, anticipamos que la próxima generación de robots incorporará componentes hechos de materiales blandos o, en algunos casos, podrían ser completamente blandos'.

En comparación con los robots rígidos, los sistemas robóticos blandos podrían ser más seguros y podrían coexistir mejor con humanos o animales en entornos tanto al aire libre como en interiores. Por ejemplo, si chocan con humanos, animales u objetos en su entorno, es menos probable que estos robots causen daños o lesiones significativas.

El objetivo principal del trabajo reciente de Neto y sus colegas fue desarrollar una nueva mano robótica blanda que fuera segura y económica. Teóricamente, esta mano sería más fácil de implementar a gran escala, lo que alimentaría nuevas investigaciones e innovaciones en el campo de la robótica.

'Utilizamos análisis de elementos finitos para optimizar el diseño antes de fabricar físicamente la mano, lo que redujo los costos de prototipado', explicó Neto. 'La utilización de impresión 3D regular resultó efectiva al imprimir directamente algunos componentes en materiales blandos e imprimir moldes en materiales rígidos'.

La mano robótica blanda creada por Neto y sus colegas se basa en varios materiales diferentes. Su estructura cuidadosamente diseñada tenía como objetivo replicar la apariencia y funcionalidad de las manos humanas, reproduciendo sus movimientos y habilidades.

'La configuración de la mano robótica consiste en cinco actuadores blandos, cada uno correspondiente a un dedo, y un exoesqueleto para promover la flexibilidad de los dedos', dijo Neto. 'Un controlador de ENCENDIDO-APAGADO mantiene los ángulos de flexión de los dedos especificados, permitiendo que la mano agarre eficazmente objetos de diferentes formas, pesos y dimensiones'.

Los investigadores hasta ahora han evaluado el rendimiento de su mano robótica en una serie de simulaciones y experimentos. Sus resultados iniciales son muy prometedores, ya que la mano pudo agarrar exitosamente numerosos objetos con diferentes formas, pesos y tamaños.

'La principal contribución es el sistema integrado de diseño-fabricación que utiliza el análisis de elementos finitos para optimizar el diseño antes de su fabricación', dijo Neto. 'Este logro tiene el potencial de aumentar la accesibilidad de las manos robóticas blandas, al tiempo que reduce los costos y elimina los procedimientos típicamente lentos de diseño-fabricación, que a menudo dependen de flujos de trabajo iterativos que requieren muchos recursos'.

En el futuro, la mano robótica blanda desarrollada por este equipo de investigadores podría ser utilizada tanto por equipos académicos como por robóticos individuales para probar nuevos algoritmos de inteligencia artificial y otras herramientas computacionales destinadas a mejorar las habilidades de los robots. Además, su diseño podría abrir nuevas vías para la fabricación de bajo costo de robots humanoides que puedan ayudar a los humanos en sus actividades cotidianas.

'Nuestros próximos estudios se centrarán en mejorar la fabricación de actuadores y sensores blandos, con el objetivo de mejorar la accesibilidad de los robots blandos a una audiencia más amplia', agregó Neto. 'El control de robots blandos utilizando inteligencia artificial es otro tema de investigación en el que estamos trabajando'.

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