Investigadores crean nuevos sistemas de control para robots suaves

Un equipo de investigadores de robótica, ingenieros y científicos de materiales de la Universidad de Rice y la Universidad de Harvard ha demostrado opciones de sistemas de control analógicos y neumáticos para robots suaves. El equipo mostró que es posible desarrollar circuitos no electrónicos programables para controlar las acciones de los robots suaves. Estos circuitos funcionan procesando información codificada en ráfagas de aire comprimido.

La investigación se publicó en la Proceedings of the National Academy of Sciences.

Creación del sistema de control

Colter Decker es el autor principal del estudio y un estudiante de pregrado de Rice.

“Parte de la belleza de este sistema es que realmente podemos reducir la computación a sus componentes básicos”, dijo Decker.

También dijo que los sistemas de control electrónicos han sido perfeccionados durante décadas, y al recrear la electrónica de computadora “con análogos de presión y caudal en lugar de voltaje y corriente”, es más fácil incorporar la computación neumática.

Decker creó el sistema de control de robot suave principalmente con materiales cotidianos, como cañitas de plástico y bandas de goma. En los experimentos, el sistema demostró puertas lógicas neumáticas que podían configurarse para realizar operaciones denominadas funciones booleanas, que son fundamentales para la informática moderna.

“El objetivo nunca fue reemplazar completamente a los ordenadores electrónicos”, dijo Decker.

En muchos casos, los robots suaves o los dispositivos portátiles solo necesitan ser programados para unos pocos movimientos simples. En cuanto a la nueva tecnología, es posible que “sea mucho más barata y segura para su uso y mucho más duradera” que los controles electrónicos tradicionales.

El nuevo proyecto fue una colaboración entre varios grupos de investigación y un total de nueve coautores.

El equipo creó dos componentes. El primero es un actuador similar a un pistón que traduce la presión del aire en fuerza mecánica. Y el segundo es una válvula que se puede abrir y cerrar. Los componentes se construyeron con varias partes, incluyendo cañitas de plástico, tubos de plástico flexible, bandas de goma, papel pergamino y láminas de poliuretano termoplástico.

Combinación de componentes en un dispositivo único

Los dos componentes se pueden combinar en un dispositivo único, que es una válvula bistable que funciona como un interruptor y utiliza la presión del aire como entrada y salida. Una cantidad específica de presión del aire hace que el interruptor se active entre los dos estados, y las válvulas se mantienen cerradas con bandas de goma y se programan agregando o quitando bandas de goma. Esto resulta en un cambio en la cantidad de presión necesaria para la activación.

Las pruebas demostraron que los circuitos se pueden utilizar para controlar un robot suave en forma de mano, un cojín neumático y un robot del tamaño de una caja de zapatos que camina un número preprogramado de pasos para recuperar un objeto.

Daniel Preston es profesor asistente de ingeniería mecánica en Rice y coautor del estudio.

“El mayor logro en este trabajo es la incorporación de control digital y analógico en la misma arquitectura del sistema”, dijo Preston.

Con ambos, los circuitos de control neumáticos se pueden programar digitalmente con los “unos y ceros que se piensan en una computadora tradicional. Pero también podemos incorporar capacidades analógicas, cosas que son continuas”. Continúa: “Eso nos permite realmente simplificar la arquitectura general del sistema y lograr nuevas capacidades que no estaban accesibles en trabajos anteriores”.