La detección, actuación y cálculo intrínsecamente integrados, integrados
en las estructuras 3D, podrían permitir una nueva generación de sistemas
verdaderamente inteligentes y complejos, como los robots que tienen destreza
humana CRÉDITO DE IMAGEN: IAN DOOLEY EN
UNSPLASH
Las capacidades de los
sistemas robóticos se han expandido recientemente a entornos no estructurados,
que pueden incluir movimiento independiente a través de terreno rocoso,
manipulación delicada de objetos o comunicación e interacción con
humanos. Aunque el campo ha progresado significativamente en las últimas
décadas, todavía hay un amplio margen para el crecimiento; por ejemplo,
los robots aún no pueden ejecutar tareas complejas o delicadas que los humanos
pueden realizar fácilmente, y la ingeniería robótica aún no puede imitar las características
intrincadas y sinérgicas de los sistemas biológicos, como nuestra compleja
capacidad de percibir nuestros entornos a través del tacto y el olfato.
La detección, la actuación y el
cálculo intrínsecos o estrechamente integrados integrados en las estructuras 3D
podrían permitir una nueva generación de sistemas verdaderamente inteligentes y
complejos, como los robots que tienen destreza humana, habilidades motoras y
habilidades físicas que dependen de la retroalimentación proporcionada por los
especialistas. receptores en el cuerpo. El campo de la robótica se ha
esforzado por replicar estas capacidades a través de e-Skins flexibles de gran
área, músculos artificiales y dispositivos informáticos, etc. que se colocan en
la superficie externa del cuerpo del robot o dentro de su cuerpo rígido para
evitar que los dispositivos se dañen. durante la operación.
Varios sensores táctiles y e-skins
desarrollados para robots hoy en día, incluidos los que imitan algunas
características de la piel humana, como las huellas digitales y el aumento de
la resolución de píxeles táctiles (taxel), se desarrollan sobre sustratos
flexibles y blandos para permitir solo su colocación conforme en el superficie
externa del cuerpo. Esto, sin embargo, viene con el desafío del desgaste
durante el uso frecuente.
En un estudio reciente publicado en Advanced Intelligent Systems ,
el profesor Ravinder Dahiya y
su equipo de la Universidad de Glasgow han
demostrado un nuevo método para abordar los problemas anteriores al incorporar
los sensores táctiles en las falanges distales de una mano robótica que es
robusta, estable, y asequible.
La mano robótica desarrollada por los
investigadores se fabrica utilizando impresión 3D con el sistema de actuación
encapsulado en el núcleo del área de la palma de la mano, junto con sensores de
presión capacitivos impresos en 3D y circuito de lectura incrustado en las
falanges distales de los dedos. Esto se logró modificando un sistema de
impresora 3D de modelado por deposición fundida para incorporar un mecanismo de
extrusión de pasta para la impresión simultánea de polímeros estructurales y
tintas conductoras. Esto permite la impresión de manos robóticas /
protésicas funcionales con sensores integrados en la punta de los dedos para
detectar la presión.
Figura. La
mano impresa en 3D con detección táctil intrínseca, a) Diseño CAD de la mano
con la falange de detección inteligente que tiene un sensor táctil capacitivo
suave y un circuito de lectura incorporado, b) Diseño CAD de la estructura
interior de la falange.
En el estudio, una combinación de tres materiales
conductores, a saber, un filamento compuesto de ácido poliactico de negro de
humo, pasta adhesiva de plata y una tinta de grafito formulada internamente, se
probaron como electrodos para los sensores capacitivos junto con dos materiales
dieléctricos: un filamento de TPU flexible y una goma de silicona de dos
partes. El sensor de mayor rendimiento estaba compuesto de pasta de plata
y caucho blando, que ofrecía una sensibilidad de 0.002115 kPa -1 en el rango de presión de 0kPa-50kPa.
La mano impresa en 3D con sensor de presión suave
integrado es un enfoque interesante para obtener estructuras inteligentes
complejas. La simplicidad del proceso de fabricación introduce un método
de fabricación alternativo rentable para sistemas de detección táctil que de
otro modo requerirían equipos complejos, costosos y especializados.
En este sentido, en comparación con las manos
robóticas o protésicas de última generación, el enfoque presentado podría
conducir a manos robustas y asequibles con más funcionalidades. Además, la
metodología de impresión 3D de múltiples materiales ofrece una nueva
perspectiva en la fabricación de robótica donde las capacidades de detección
integradas se pueden lograr en un enfoque novedoso, proporcionando un uso
eficiente del espacio 3D para componentes integrados.
Fuente:
ADVANCED SCIENCE NEWS – Babak Mostaghaci
01.noviembre.2019
