La mayoría de las partes robóticas que se usan hoy en día son rígidas, tienen un rango de movimiento limitado y realmente no se ven realistas. Inspirado por la naturaleza y la biología, un científico de la Florida Atlantic University ha diseñado un nuevo dedo robótico que se ve y se siente como elcosa real. En un artículo publicado recientemente en la revista Bioinspiración y biomimética, Erik Engeberg, Ph.D., profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Oceánica y Mecánica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU, describe cómo ha desarrollado y probado este dedo robótico utilizando aleación de memoria de forma SMA, unModelo CAD 3D de un dedo humano, una impresora 3D y una técnica única de entrenamiento térmico.
"Hemos podido entrenar termomecánicamente nuestro dedo robótico para imitar los movimientos de un dedo humano como flexión y extensión", dijo Engeberg. "Debido a su peso ligero, destreza y resistencia, nuestro diseño robótico ofrece enormes ventajas sobre los mecanismos tradicionalesy, en última instancia, podría adaptarse para su uso como dispositivo protésico, como en una mano protésica ".
En el estudio, Engeberg y su equipo utilizaron un proceso de calentamiento resistivo llamado calentamiento "Joule" que involucra el paso de corrientes eléctricas a través de un conductor que libera calor. Utilizando un modelo CAD en 3D de un dedo humano, que descargaron de un sitio web, pudieron crear un modelo sólido del dedo. Con una impresora 3D, crearon los moldes interno y externo que albergaban un actuador flexor y extensor y un sensor de posición. El actuador extensor toma una forma recta cuando se calienta, mientras que elEl actuador flexor toma una forma curva cuando se calienta. Usaron placas SMA y un proceso de fundición de múltiples etapas para ensamblar el dedo. Un chasis eléctrico fue diseñado para permitir que las corrientes eléctricas fluyan a través de cada actuador SMA. Su diseño en forma de U dirigió la corriente eléctricapara hacer fluir los SMA a una fuente de energía eléctrica en la base del dedo.
Esta nueva tecnología utilizó un proceso de calentamiento y luego de enfriamiento para operar el dedo robótico. A medida que el actuador se enfrió, el material se relajó ligeramente. Los resultados del estudio mostraron un movimiento más rápido de flexión y extensión del dedo, así como su capacidadpara recuperar su forma entrenada con mayor precisión y más completamente, confirmando la base biomecánica de su forma entrenada.
"Debido a que los SMA requieren un proceso de calentamiento y enfriamiento, existen desafíos con esta tecnología, como la cantidad de tiempo que les toma enfriarse y volver a su forma natural, incluso con convección forzada de aire", dijo Engeberg ".Para superar este desafío, exploramos la idea de usar esta tecnología para la robótica subacuática, ya que naturalmente proporcionaría un entorno de enfriamiento rápido ".
Dado que la aplicación inicial de este dedo se usará para operaciones submarinas, Engeberg usó aislantes térmicos en la punta de los dedos, que se mantuvieron abiertos para facilitar el flujo de agua dentro del dedo. A medida que el dedo se flexionó y extendió, el agua fluyó a través de la cavidad internacada aislante para enfriar los actuadores.
"Debido a que nuestro dedo robótico recuperó consistentemente su forma termomecánicamente entrenada mejor que otras tecnologías similares, nuestros experimentos subacuáticos demostraron claramente que el componente de enfriamiento de agua aumentó en gran medida la velocidad operativa del dedo", dijo Engeberg.
Las aplicaciones submarinas que utilizan la nueva tecnología de Engeberg podrían ayudar a abordar algunas de las dificultades y desafíos que enfrentan los humanos mientras trabajan en las profundidades del océano. El enfoque del Laboratorio de BioRobóticos de Engeberg en FAU es investigar robótica y prótesis, diseño de controladores, bioinspiración y biomemética.
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Materiales proporcionado por Florida Atlantic University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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