Esta pinza impresa en 3D no necesita dispositivos electrónicos para funcionar

Esta pinza robótica suave no solo está impresa en 3D en una sola impresión, sino que tampoco necesita ningún dispositivo electrónico para funcionar.

El dispositivo fue desarrollado por un equipo de robóticos de la Universidad de California en San Diego, en colaboración con investigadores de la corporación BASF, quienes detallaron su trabajo en una edición reciente de Science Robotics.

Los investigadores querían diseñar una pinza suave que estuviera lista para usar nada más salir de la impresora 3D, equipada con sensores táctiles y de gravedad integrados. De este modo, la pinza puede coger, sujetar y soltar objetos. Antes de este trabajo no existía tal pinza.

"Diseñamos funciones para que una serie de válvulas permitieran a la pinza agarrarse al contacto y soltarse en el momento adecuado", dijo Yichen Zhai, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Diseño y Robótica Bioinspirada de la Universidad de California en San Diego y el autor principal del artículo, que se publicó en la edición del 21 de junio de Science Robotics. “Es la primera vez que una pinza de este tipo puede agarrar y soltar al mismo tiempo. Todo lo que tienes que hacer es girar la pinza horizontalmente. Esto provoca un cambio en el flujo de aire en las válvulas, lo que hace que los dos dedos de la pinza se suelten”.

Esta lógica fluídica permite al robot recordar cuándo ha agarrado un objeto y lo está agarrando. Cuando detecta el peso del objeto que empuja hacia un lado, mientras gira hacia la horizontal, suelta el objeto.

La robótica blanda promete permitir que los robots interactúen de forma segura con humanos y objetos delicados. Esta pinza se puede montar en un brazo robótico para aplicaciones de fabricación industrial, producción de alimentos y manipulación de frutas y verduras. También se puede montar en un robot para tareas de investigación y exploración. Además, puede funcionar sin ataduras, con una botella de gas a alta presión como única fuente de energía.

La mayoría de los robots blandos impresos en 3D suelen tener cierto grado de rigidez; contienen una gran cantidad de fugas cuando salen de la impresora; y necesita una buena cantidad de procesamiento y ensamblaje después de la impresión para que sea utilizable.

El equipo superó estos obstáculos desarrollando un nuevo método de impresión 3D, en el que la boquilla de la impresora traza un camino continuo a través de todo el patrón de cada capa impresa.

"Es como hacer un dibujo sin siquiera levantar el lápiz de la página", dijo Michael T. Tolley, autor principal del artículo y profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

Este método reduce la probabilidad de fugas y defectos en la pieza impresa, que son muy comunes al imprimir con materiales blandos.

El nuevo método también permite imprimir paredes delgadas, de hasta 0,5 milímetros de espesor. Las paredes más delgadas y las formas curvas y complejas permiten un mayor rango de deformación, lo que da como resultado una estructura más suave en general. Los investigadores basaron el método en el camino de Euler, que en teoría de grafos es un sendero en un gráfico que toca cada borde de ese gráfico una vez y sólo una vez.

"Cuando seguimos estas reglas, pudimos imprimir consistentemente robots blandos neumáticos funcionales con circuitos de control integrados", dijo Tolley.

Fabricación digital de escritorio de dispositivos robóticos blandos monolíticos autónomos con circuitos de control de fluidos integrados

Yichen Zhain, Jioayao Yan, Benjamin Shih, Michael T. Tolley, Universidad de California en San Diego

Albert De Boer, Martin Faber, Joshua Speros, Rohini Gupta, BASF

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