En las fábricas y almacenes de hoy en día, no es raro ver robots zumbando, transportando artículos o herramientas de una estación a otra. En su mayor parte, los robots navegan con bastante facilidad a través de diseños abiertos. Pero les resulta mucho más difícil atravesar estrechosespacios para llevar a cabo tareas como alcanzar un producto en la parte posterior de un estante desordenado o deslizarse alrededor de las piezas del motor de un automóvil para desenroscar una tapa de aceite.
Ahora los ingenieros del MIT han desarrollado un robot diseñado para extender un apéndice en forma de cadena lo suficientemente flexible como para girar y girar en cualquier configuración necesaria, pero lo suficientemente rígido como para soportar cargas pesadas o aplicar torque para ensamblar piezas en espacios reducidos. Cuando la tarea esté completa, el robot puede retraer el apéndice y extenderlo nuevamente, con una longitud y forma diferentes, para adaptarse a la siguiente tarea.
El diseño del apéndice está inspirado en la forma en que crecen las plantas, que implica el transporte de nutrientes, en forma fluida, hasta la punta de la planta. Allí, se convierten en material sólido para producir, poco a poco, un tallo de apoyo.
Del mismo modo, el robot consiste en un "punto de crecimiento" o caja de engranajes, que tira de una cadena suelta de bloques entrelazados dentro de la caja. Los engranajes en la caja luego bloquean las unidades de la cadena y alimentan la cadena, unidad por unidad, comoun apéndice rígido
Los investigadores presentaron el "robot en crecimiento" inspirado en las plantas esta semana en la Conferencia Internacional IEEE sobre Robots Inteligentes y Sistemas IROS en Macao. Se imaginan que las pinzas, cámaras y otros sensores podrían montarse en la caja de engranajes del robot, permitiendopara serpentear a través del sistema de propulsión de un avión y apretar un tornillo suelto, o para alcanzar un estante y agarrar un producto sin perturbar la organización del inventario circundante, entre otras tareas.
"Piense en cambiar el aceite de su automóvil", dice Harry Asada, profesor de ingeniería mecánica en el MIT. "Después de abrir el techo del motor, debe ser lo suficientemente flexible como para hacer giros bruscos, izquierda y derecha, para llegar ael filtro de aceite, y luego tienes que ser lo suficientemente fuerte como para girar la tapa del filtro de aceite para quitarlo "
"Ahora tenemos un robot que puede realizar tales tareas", dice Tongxi Yan, un ex estudiante graduado en el laboratorio de Asada, que dirigió el trabajo. "Puede crecer, retraerse y volver a crecer a una forma diferente, para adaptarsea su entorno "
El equipo también incluye a la estudiante graduada del MIT Emily Kamienski y al académico visitante Seiichi Teshigawara, quien presentó los resultados en la conferencia.
El último pie
El diseño del nuevo robot es una rama del trabajo de Asada para abordar el "último problema de un pie", un término de ingeniería que se refiere al último paso, o pie, de la tarea o misión exploratoria de un robot. Mientras que un robot puedepasa la mayor parte de su tiempo atravesando espacios abiertos, el último pie de su misión puede involucrar una navegación más ágil a través de espacios más estrechos y complejos para completar una tarea.
Los ingenieros han ideado varios conceptos y prototipos para abordar el último problema de un pie, incluidos los robots hechos de materiales blandos, en forma de globo que crecen como enredaderas para exprimir a través de grietas estrechas. Pero Asada dice que tales robots extensibles suaves no son lo suficientemente resistentespara admitir "efectores finales" o complementos como pinzas, cámaras y otros sensores que serían necesarios para llevar a cabo una tarea, una vez que el robot haya llegado a su destino.
"Nuestra solución no es realmente blanda, sino un uso inteligente de materiales rígidos", dice Asada, quien es profesor de ingeniería de la Fundación Ford.
eslabones de la cadena
Una vez que el equipo definió los elementos funcionales generales del crecimiento de las plantas, buscaron imitar esto en un sentido general, en un robot extensible.
"La realización del robot es totalmente diferente de una planta real, pero exhibe el mismo tipo de funcionalidad, en un cierto nivel abstracto", dice Asada.
Los investigadores diseñaron una caja de engranajes para representar la "punta de crecimiento" del robot, similar al brote de una planta, donde, a medida que fluyen más nutrientes hacia el sitio, la punta expulsa el tallo más rígido. Dentro de la caja, encajansistema de engranajes y motores, que funciona para tirar de un material fluidizado, en este caso, una secuencia flexible de unidades de plástico impresas en 3D entrelazadas entre sí, similar a una cadena de bicicleta.
A medida que la cadena se introduce en la caja, gira alrededor de un cabrestante, que lo alimenta a través de un segundo conjunto de motores programados para bloquear ciertas unidades de la cadena a sus unidades vecinas, creando un apéndice rígido a medida que se alimenta delcaja.
Los investigadores pueden programar el robot para bloquear ciertas unidades juntas mientras dejan otras desbloqueadas, para formar formas específicas o para "crecer" en ciertas direcciones. En los experimentos, pudieron programar el robot para girar un obstáculo a medida que se extendíao surgió de su base.
"Se puede bloquear en diferentes lugares para curvarse de diferentes maneras y tener una amplia gama de movimientos", dice Yan.
Cuando la cadena está bloqueada y rígida, es lo suficientemente fuerte como para soportar un peso pesado de una libra. Si una pinza estuviera unida a la punta de crecimiento o caja de cambios del robot, los investigadores dicen que el robot podría crecer lo suficiente como para serpenteara través de un espacio estrecho, luego aplique suficiente torque para aflojar un tornillo o desenroscar una tapa.
El mantenimiento automático es un buen ejemplo de tareas con las que el robot podría ayudar, según Kamienski. "El espacio debajo del capó está relativamente abierto, pero es el último momento en el que tienes que navegar alrededor de un bloque del motor o algo para llegar alfiltro de aceite, que un brazo fijo no sería capaz de navegar. Este robot podría hacer algo así ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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