Ingenieros se inspiran en la naturaleza para desarrollar un agarre robótico suave

Ingenieros de la Universidad de Georgia han seguido el patrón cada vez más común de inspirarse en la naturaleza para desarrollar robótica. Mientras que a menudo se trata de características animales en la naturaleza, como los brazos de los pulpos, en este caso el equipo se inspiró en las judías de poleo para desarrollar un agarre robótico suave.

Las características más inspiradoras de las judías de poleo y otras plantas enredaderas para los investigadores fueron sus brotes sensibles al tacto, que se utilizan para envolver los soportes. El robot desarrollado por el equipo de la UGA puede comportarse de manera similar, agarrando firmemente pero con suavidad objetos de hasta un milímetro de diámetro.

Mable Fok es profesora asociada y autora principal del estudio.

“Habíamos intentado diferentes diseños, pero no estábamos satisfechos con los resultados, entonces recordé las judías de poleo que cultivé en nuestro jardín hace unos años”, dijo Fok. “Esta planta puede agarrarse a otras plantas o cuerdas con mucha fuerza. Así que hice algunas investigaciones sobre plantas enredaderas y pensé que era un buen diseño de la naturaleza para que lo exploremos”.

El nuevo estudio se publicó en la revista Optics Express.

El equipo también incluyó a Mei Yang y Ning Liu, candidatos a doctorado en ingeniería; Liam Paul Cooper, que es un estudiante de pregrado en ingeniería de sistemas informáticos; y Xianqiao Wang, profesor asociado en la Facultad de Ingeniería. 

“La acción de enredamiento de nuestro robot solo requiere un control neumático simple, lo que simplifica enormemente su operación al eliminar la necesidad de coordinación compleja entre múltiples controles neumáticos”, continuó Fok. “Dado que utilizamos un movimiento de enredamiento único, el agarre robótico suave funciona bien en áreas confinadas y solo necesita un espacio operativo pequeño”.

El dispositivo robótico

Otro aspecto único del dispositivo de la UGA es un sensor incrustado que proporciona retroalimentación crítica en tiempo real, lo que lo coloca por delante de otros robots en el mercado.

“Hemos incrustado un sensor de fibra óptica en el medio de la columna vertebral elástica del robot que puede detectar el ángulo de enredamiento, los parámetros físicos del objetivo y cualquier perturbación externa que pueda hacer que el objetivo se suelte”, dijo Fok.

El agarre robótico suave mide un poco más de tres pulgadas de largo y está construido de silicona. Los investigadores creen que podría aplicarse en sectores como la agricultura, la medicina y la investigación. Aplicaciones específicas incluyen el embalaje de productos agrícolas como plantas delicadas, la robótica quirúrgica y el manejo de muestras de investigación en tubos de vidrio.

El estudio demostró la efectividad del agarre robótico suave al agarrar objetos como lápices y pinceles. Pudo trabajar con un objeto tan pequeño como un alambre delgado en un clip de papel recto. Además de ser efectivo, el dispositivo tiene una excelente repetibilidad, una alta precisión de enredamiento y una detección precisa de perturbaciones externas.

El equipo ahora trabajará en mejorar el control de retroalimentación automático, que las lecturas del sensor de fibra óptica proporcionarán información sobre ello. También buscarán miniaturizar el diseño, lo que lo hará más aplicable como dispositivo biomédico.

“Este robot suave enredador con su sensor de fibra óptica incrustado forma un bloque de construcción para un robot suave más integral. Tener un diseño y control más simples es definitivamente una ventaja”, dijo Fok.