¿Cómo se relaciona este actuador con un gripper suave?
El actuador es la fuente de movimiento dentro de cada pinza de robótica suave y un elemento fundamental del diseño efectivo de pinzas robóticas suaves. Al modular la presión del aire, se dobla, tuerce o alarga, transformando una manga de goma pasiva en una herramienta activa y adaptable a la forma. Ventajas clave:
- Distribución uniforme de fuerza: Sin cargas puntuales; los artículos delicados se mantienen intactos.
- Movimiento bioinspired: El enrollamiento se asemeja a una mano humana, mejorando la confiabilidad de recogida donde las garras rígidas se deslizan.
- Versatilidad multiobjetiva: Una pinza maneja tomates, tarjetas de circuito o paquetes de forma irregular sin cambios mecánicos.
- Integración plug-and-play: Liviana (<50 g por dedo) y alimentada por un compresor o bomba pequeña, por lo que la mayoría de las muñecas cobots pueden transportarla.
¿Por qué la adaptación de forma es importante para manipular objetos frágiles o de forma irregular?
El manejo de objetos frágiles o de forma irregular requiere una gran adaptabilidad de forma, ya que la superficie del gripper debe adaptarse lo más posible al objeto y distribuir las fuerzas de manera uniforme para evitar daños. Por otro lado, los agarradores rígidos aplican fuerza en uno o dos puntos de contacto limitados, mientras que los agarradores adaptativos siempre se conforman alrededor del objeto, manteniéndolo de manera más segura y más suave.
Aquí está el por qué es importante:
- Menos puntos de presión: La distribución uniforme de fuerzas evitaría el agrietamiento, hematomas o deformación de gadgets delicados, incluyendo cristalería, alimentos o dispositivos médicos.
- Agarre seguro: La versión de contorno aumenta el área de contacto, reduciendo la posibilidad de deslizamiento o caída mientras el objeto se transporta.
- Un tamaño para todos: Una máquina adaptativa puede agarrar objetos de muchos tamaños, formas o sustancias diferentes completamente, por lo que no hay necesidad de reconfigurarla.
- Crítico: Es la variación de forma la que hace viable realizar tareas con programación o calibración mínima en entornos no estructurados como los de almacenes o laboratorios.
¿Qué permite crear «superficies de contacto adaptativas»?
Los actuadores de pinza blanda flexible generan superficies de contacto adaptativas mediante la explotación de materiales flexibles y un modo flexible de actuación que les permite asumir la forma de cualquier objeto. La pinza, por lo tanto, se comporta como una mano robótica adaptativa y ajusta automáticamente su fuerza de agarre para sostener artículos de diversas formas y tamaños, ya sea firmemente o suavemente.
Lo que facilita esta adaptación:
- Materiales suave tipo caucho: Como silicona y caucho, que se estiran y flexionan para cubrir objetos, y son valiosos para prevenir que los objetos se manipulen incorrectamente.
- Cámaras neumáticas: Las bolsas de aire inflables deforman el actuador en modos de enrollamiento o extensión, permitiendo que la mano robótica adaptativa se envuelva alrededor de un objeto dinámicamente.
- Estructuras internas diseñadas: Los canales o compuestos laminados restringen la flexión del actuador de modo que la deformación de flexión se alinee con la superficie de contacto.
- Distribución uniforme de presión: El agarre suave permite un contacto mínimo que reduce el riesgo de daño. Esto es óptimo para objetos delicados o blandos.
- Adaptabilidad mecánica: Sin un bucle de retroalimentación de sensor complicado, las propiedades del material del actuador pueden prescindir de diseños sofisticados, mejorando incluso el rendimiento.
Tales funciones permiten que la pinza blanda actúe como una mano robótica adaptativa muy capaz en las áreas de automatización, robótica médica y manipulación de objetos delicados.
¿Qué materiales y métodos de actuación son comunes?
Los actuadores de pinza blanda actúan ensamblando materiales suaves con diferentes métodos de accionamiento para acomodarse a una gran variedad de formas y texturas de objetos. Estos son particularmente efectivos cuando se trata de agarres delicados o sujeción de objetos irregulares, donde un diseño rígido podría dañar el objeto por la aspereza o podría no sujetarlo de forma segura. Casi todos los sistemas robóticos actuales, como las manos robóticas adaptativas, emplean estas tecnologías para hacerlas con experiencia y control similares al humano.
Algunos materiales comunes y técnicas de accionamiento son:
1) Silicona de cura por platino:
Caso de uso típico: Alimentos y farmacéutica
Ventajas: Seguro para alimentos, esterilizable en autoclave
Compensaciones: Más costoso que los cauchos genéricos
2) Elastómero reforzado con textiles:
Caso de uso típico: Líneas de empaque de alto ciclo
Ventajas: Resiste la fatiga, controla la forma
Compensaciones: Sensación ligeramente más rígida
3) Accionamiento neumático:
Caso de uso típico: Agarre de propósito general
Ventajas: Rápido, válvulas de bajo costo; control de fuerza fácil
Compensaciones: Requiere compresor y mangueras
4) Microfluidica hidráulica:
Caso de uso típico: Tareas submarinas o de alta fuerza
Ventajas: Mayor densidad de fuerza
Compensaciones: Tuberías más pesadas
5) Tendones de aleación con memoria de forma:
Caso de uso típico: Herramientas médicas compactas
Ventajas: Silencioso, sin mangueras
Compensaciones: El enfriamiento lento limita el ciclo de trabajo
6) Elastómero electrostático/dieléctrico:
Caso de uso típico: Prototipos de investigación
Ventajas: Respuesta en µs, sin bomba
Compensaciones: Requiere accionamiento de alto voltaje