Ingenieros diseñan mano humanoides para agarrar objetos frágiles

Un equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Michigan ha diseñado y desarrollado una mano humanoides que es mucho mejor para realizar tareas delicadas en comparación con las utilizadas tradicionalmente. La nueva mano robótica puede manejar objetos que son frágiles, ligeros y de forma irregular.

Robots en el entorno industrial

El entorno industrial es uno de los ámbitos más afectados por los desarrollos en robótica, ya que la tecnología se utiliza a menudo para el agarre y control repetitivo de objetos.

El área del robot donde se ubicaría una mano humana se llama efecto final o agarre, y ese fue el enfoque de la nueva investigación, que se publicó en Soft Robotics y se titula “Manos humanoides suaves con gran fuerza de agarre habilitada por actuadores neumáticos híbridos flexibles.”

Changyong Cao fue el autor principal y es el director del Laboratorio de Máquinas y Electrónica Suaves en MSU. Cao también es profesor asistente en Embalaje, Ingeniería Mecánica y Ingeniería Eléctrica y de Computadoras.

“El diseño de la mano humanoides es un agarre flexible suave-duro. Puede generar una fuerza de agarre mayor que una mano suave tradicional, y al mismo tiempo ser más estable para la manipulación precisa que otros agarres utilizados para objetos más pesados”, dijo Cao.

Agarres de mano suave

Los agarres de mano suave se utilizan normalmente cuando un objeto es frágil, ligero y de forma irregular. Sin embargo, tienen muchas desventajas, incluyendo superficies afiladas, poca estabilidad de agarre cuando se apuntan cargas desequilibradas y una fuerza de agarre más débil para cargas pesadas.

Cao y su equipo se basaron en las interacciones entre humanos y el entorno, incluyendo la recolección de frutas y el cuidado médico sensible, al diseñar la nueva mano humanoides. Determinaron que la mayoría de los sistemas de agarre no son efectivos en las áreas donde se necesitan más, como las tareas que requieren una interacción firme con objetos frágiles.

Según el equipo, el prototipo demostró un agarre ligero, rápido y ligero que podía realizar varias tareas.

Los diferentes dedos de la mano humanoides suave están hechos de un actuador neumático híbrido flexible, también llamado FHPA, y su flexión está controlada por aire a presión. Este proceso permite que cada dedo se controle de forma independiente de los demás.

“Los agarres rígidos tradicionales para aplicaciones industriales están hechos generalmente de estructuras rígidas simples pero confiables que ayudan a generar fuerzas grandes, alta precisión y repetibilidad”, dijo Cao. “La mano humanoides suave propuesta ha demostrado una excelente adaptabilidad y compatibilidad para agarrar objetos de forma compleja y frágiles, al mismo tiempo que mantiene un alto nivel de rigidez para ejercer fuerzas de agarre fuertes para levantar cargas pesadas”.

El FHPA

El FHPA consta de componentes duros y suaves.

“Combinan las ventajas de la deformabilidad, adaptabilidad y cumplimiento de los agarres suaves, al mismo tiempo que mantienen la gran fuerza de salida originada de la rigidez del actuador”, dijo Cao.

Según Cao, la mano humanoides recién desarrollada podría utilizarse en tareas como la recolección de frutas, el embalaje automatizado, el cuidado médico y la robótica quirúrgica.

El equipo ahora buscará combinar el trabajo con los desarrollos anteriores de Cao, que incluyen agarres “inteligentes”. También quieren integrar sensores impresos en el material de agarre y combinar el agarre híbrido con modelos de “brazos suaves”, lo que llevaría a una representación más precisa de las acciones humanas entre los robots.