La naturaleza ha inspirado a los ingenieros de UNSW Sydney a desarrollar una pinza robótica de tela suave que se comporta como la trompa de un elefante para agarrar, recoger y soltar objetos sin romperlos.
Los investigadores dicen que la tecnología versátil podría aplicarse ampliamente en los sectores donde se manipulan objetos frágiles, como la agricultura, la alimentación y las industrias de exploración científica y de recursos, incluso para operaciones de rescate humano o dispositivos de asistencia personal.
El Dr. Thanh Nho Do, profesor de Scientia y director del Laboratorio de Robótica Médica de la UNSW, dijo que la pinza podría estar disponible comercialmente en los próximos 12 a 16 meses, si su equipo conseguía un socio de la industria.
Es el autor principal de un estudio que presenta la invención, publicado en Tecnologías de materiales avanzados este mes.
El Dr. Do trabajó con el autor principal del estudio y candidato a doctorado Trung Thien Hoang, Phuoc Thien Phan, Mai Thanh Thai y su colaborador, el profesor de Scientia Nigel Lovell, director de la Escuela de Graduados de Ingeniería Biomédica.
"Nuestra nueva pinza de tela suave es delgada, plana, liviana y puede agarrar y recuperar varios objetos, incluso de espacios huecos reducidos, por ejemplo, un bolígrafo dentro de un tubo", dijo el Dr. Do.
"Este dispositivo también tiene un sensor de fuerza en tiempo real mejorado que es 15 veces más sensible que los diseños convencionales y detecta la fuerza de agarre necesaria para evitar daños en los objetos que está manipulando.
"También hay un mecanismo activado térmicamente que puede cambiar el cuerpo de la pinza de flexible a rígido y viceversa, lo que le permite agarrar y sostener objetos de diversas formas y pesos, hasta 220 veces más pesados que la masa de la pinza".
Robótica inspirada en la naturaleza
El Dr. Do dijo que los investigadores se inspiraron en la naturaleza al diseñar su pinza de tela suave.
"Los animales como un elefante, una pitón o un pulpo usan las estructuras suaves y continuas de sus cuerpos para agarrar los objetos mientras aumentan el contacto y la estabilidad; es fácil para ellos explorar, agarrar y manipular objetos", dijo.
"Estos animales pueden hacer esto debido a una combinación de órganos altamente sensibles, sentido del tacto y la fuerza de miles de músculos sin huesos rígidos; por ejemplo, la trompa de un elefante tiene hasta 40,000 músculos.
"Por lo tanto, queríamos imitar estas capacidades de agarre: sostener y manipular objetos son habilidades motoras esenciales para muchos robots".
Mejora de las pinzas existentes
El Dr. Do dijo que la nueva pinza blanda de los investigadores fue una mejora en los diseños existentes que tenían desventajas que limitaban su aplicación.
"Muchas pinzas blandas se basan en garras o estructuras similares a manos humanas con varios dedos doblados hacia adentro, pero esto las hace inadecuadas para sujetar objetos de formas extrañas, pesados o voluminosos, u objetos más pequeños o más grandes que la abertura de la pinza," él dijo.
"Muchas pinzas blandas existentes también carecen de retroalimentación sensorial y capacidades de rigidez ajustable, lo que significa que no puede usarlas con objetos frágiles o en entornos confinados.
"Nuestra tecnología puede sujetar objetos largos y delgados y recuperarlos de espacios reducidos y estrechos, así como enganchar los agujeros en los objetos para recogerlos, por ejemplo, el asa de una taza".
El autor principal, Trung Thien Hoang, dijo que el método de fabricación de los investigadores también era simple y escalable, lo que permitió que la pinza se produjera fácilmente en diferentes tamaños y volúmenes; por ejemplo, una pinza de un metro de largo podría manejar objetos de al menos 300 milímetros.en diámetro.
Durante las pruebas, un prototipo de pinza que pesa 8,2 gramos podría levantar un objeto de 1,8 kilogramos, más de 220 veces la masa de la pinza, mientras que un prototipo de 13 centímetros de largo podría envolver un objeto con un diámetro de 30 mm.
El profesor Nigel Lovell dijo: "Usamos un proceso de fabricación que involucraba ingeniería computarizada de indumentaria y aplicamos sensores táctiles de metal líquido altamente sensibles y de nuevo diseño para detectar la fuerza de agarre requerida.
"El continuo plano de la pinza también le da un contacto superior con las superficies cuando se envuelve alrededor de un objeto, mientras aumenta la fuerza de sujeción.
"Además, el ciclo total de calentamiento y enfriamiento para que la pinza cambie la estructura de flexible a rígida toma menos de medio minuto, que es uno de los más rápidos reportados hasta ahora".
Integrando brazos robóticos y el sentido del tacto
El Dr. Do ha presentado una patente provisional para la nueva pinza, después de haber probado y validado con éxito la tecnología como un dispositivo completo.
Espera que la pinza esté disponible comercialmente en los próximos 12 a 16 meses, si encuentra un socio industrial.
"Ahora nuestro objetivo es optimizar los materiales integrados, desarrollar un algoritmo de control de circuito cerrado e integrar la pinza en los extremos de los brazos robóticos para agarrar y manipular objetos de forma autónoma", dijo el Dr. Do.
"Si podemos lograr los siguientes pasos, no será necesario levantar manualmente la pinza, lo que ayudará a manipular objetos muy grandes y pesados.
"También estamos trabajando para combinar la pinza con nuestro dispositivo de guantes hápticos portátiles recientemente anunciado, que permitiría al usuario controlar de forma remota la pinza mientras experimenta cómo se siente un objeto al mismo tiempo".
Video: http://www.youtube.com/watch?v=kIelv-iABQs&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Original escrito por Caroline Tang. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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