Investigadores Desarrollan Brazo Robótico Suave Inspirado en Pulpo

Investigadores en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) y la Universidad Beihang han desarrollado un brazo robótico suave basado en un pulpo. Puede agarrar, mover y manipular una variedad de objetos diferentes con su diseño flexible y cónico. El brazo del robot consiste en ventosas que ayudan a tener una sujeción más firme al agarrar objetos de diversas formas, tamaños y texturas. 

El nuevo desarrollo es otro ejemplo de robots que se basan en la naturaleza. En un pulpo, dos tercios de las neuronas se encuentran en sus brazos, básicamente haciendo que cada uno sea independiente. Los brazos de un pulpo son capaces de desatar nudos, abrir botellas a prueba de niños y envolver presas de diversas formas y tamaños. Uno de los aspectos más impresionantes de los brazos es las ventosas, que pueden formar sellos fuertes en superficies rugosas bajo el agua. 

August Domel es un reciente graduado de doctorado de Harvard y coautor principal del artículo. 

“La mayoría de las investigaciones anteriores sobre robots inspirados en pulpos se centraron en imitar la succión o el movimiento del brazo, pero no ambos”, dijo Domel. “Nuestra investigación es la primera en cuantificar los ángulos de conicidad de los brazos y las funciones combinadas de flexión y succión, lo que permite que un solo agarre pequeño se utilice para una amplia gama de objetos que de otro modo requerirían el uso de varios agarraderas”.

La investigación se publicó en Soft Robotics. 

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El primer paso que dieron los investigadores fue estudiar el ángulo de conicidad de los brazos de pulpo reales. Luego, determinaron qué diseño sería mejor para un robot suave para doblar y agarrar objetos. El equipo estudió el diseño y la estructura de las ventosas y encontró una forma de incorporarlas en el nuevo diseño. 

Zhexin Xie es coautor principal y estudiante de doctorado en la Universidad Beihang. Es el coinventor del Festo Tentacle Gripper. Es la primera implementación completamente integrada de su tipo en un prototipo comercial.

“Imitamos la estructura general y la distribución de estas ventosas para nuestros actuadores suaves”, dijo Xie. “Aunque nuestro diseño es mucho más simple que su contraparte biológica, estas ventosas biomiméticas basadas en vacío pueden unirse a casi cualquier objeto”.

El brazo robótico suave está controlado por los investigadores con dos válvulas. Una válvula se utiliza para aplicar presión para doblar el brazo, y la otra es para un vacío que activa las ventosas. Los investigadores pueden cambiar la presión y el vacío para que el brazo se adhiera a un objeto, lo envuelva y lo suelte. 

El dispositivo se probó con éxito por los investigadores en varios objetos diferentes, incluyendo láminas de plástico delgadas, tazas de café, tubos de ensayo, huevos y cangrejos vivos. Debido al diseño cónico, el brazo robótico suave pudo operar en espacios confinados para recuperar objetos.

Katia Bertoldi es coautora principal del estudio y la profesora William y Ami Kuan Danoff de Mecánica Aplicada y SEAS. 

“Los resultados de nuestro estudio no solo proporcionan nuevas perspectivas sobre la creación de actuadores robóticos suaves de próxima generación para agarrar una amplia gama de objetos morfológicamente diversos, sino que también contribuyen a nuestra comprensión de la significación funcional de la variabilidad del ángulo de conicidad del brazo en diferentes especies de pulpo”, dijo Bertoldi.