ROBOTICA

Controlando los movimientos de los robots

Un grupo investigador del departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencia y Tecnología de Leioa (UPV/EHU), dirigido por el profesor Victor Etxebarria, estudia las características de varios tipos de materiales para su posterior utilización en la generación y medición de movimientos precisos.

AP AGENCIAS

A la hora de coger un huevo o una bombilla con los brazos de un robot es indispensable hacerlo con la mayor precisión posible. Por ello, los avances de la ciencia y la tecnología de los materiales han propiciado el diseño y control de sistemas dotados de sensores y actuadores construidos con nuevos materiales.
El Grupo de Automática del Departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencia y Tecnología estudia las características estímulo-respuesta de varios tipos de materiales para utilizarlos en la generación y medición de movimientos precisos en sistemas electromecánicos en miniatura y en robótica.
En concreto, los estudios se centran en dos tipos de materiales de prometedoras características para aplicaciones de microposicionamiento: aleaciones de memoria de forma (SMA) y aleaciones de memoria de forma magnética o ferromagnética (MSM o FSMA). Todos ellos son materiales nuevos, catalogados como inteligentes por su capacidad de memorizar la forma o por otras propiedades novedosas.
Las aleaciones de memoria de forma son capaces de recordar al tamaño y forma originales aún después de haber sufrido un proceso de deformación. La más común de estas aleaciones se denomina genéricamente nitinol, puesto que se compone de níquel y titanio, prácticamente al 50%. Existe comercialmente y se suele vender en forma de hilos.
Las aleaciones de memoria de forma magnética son materiales ferromagnéticos capaces de soportar grandes transformaciones reversibles en la forma y tamaño, bajo la aplicación de un campo magnético. No existen comercialmente y actualmente sólo se fabrican en laboratorios de investigación.
El grupo ha construido algunos dispositivos de potencial utilidad en robótica ligera empleando dichos materiales de memoria de forma, e investiga nuevas aplicaciones fundamentalmente orientadas a sistemas electromecánicos ligeros o en miniatura.
Prototipos artesanales
El uso de los SMA como actuadores en aplicaciones de baja precisión no es algo especialmente novedoso. Sin embargo, el personal investigador de la UPV/EHU ha desarrollado unos dispositivos experimentales para mejorar radicalmente el control del posicionamiento de dichos actuadores. Gracias a ello, ha construido el prototipo de una garra ligera para un robot flexible de pequeñas dimensiones, capaz de manipular pequeños objetos. Para ello, ha colocado un hilo de nitinol entre dos láminas metálicas elásticas, de tal manera que, si al hilo se le aplica una corriente eléctrica, las láminas se contraen y las garras se cierran del todo, recogiendo los pequeños objetos que encuentren alrededor. En ausencia de dicha corriente, las garras se abren del todo. Sin embargo, el grupo de investigación de la UPV/EHU ha conseguido mejorar el movimiento de abrir y cerrar, llegando a posicionar dicho movimiento con una precisión de incluso una micra. La precisión de una micra puede ser suficiente en muchas aplicaciones, por ejemplo, en máquina herramienta.
Respecto a las aleaciones de memoria de forma magnética o ferromagnética, el personal investigador de la UPV/EHU ha diseñado un dispositivo con el cual ha conseguido posicionar los objetos con una precisión de alrededor de 20 nanómetros. Al tratarse de un dispositivo artesanal y un sistema de control sencillo, los investigadores no dudan en que se pueda mejorar. Además, puede ser un serio candidato para sustituir los dispositivos actuales más precisos, ya que los dispositivos de posicionamiento fabricados con aleaciones de memoria de forma ferromagnética tienen la gran ventaja de que una vez posicionados adecuadamente no consumen energía. El uso de actuadores de FSMA puede llegar a ser muy importante en algunas aplicaciones, por ejemplo, en los telescopios de grandes dimensiones, que poseen cantidad de espejos que tienen que moverse con alta precisión para enfocar adecuadamente.
Todos estos aparatos, de momento artesanales, sirven para probar las características básicas de los materiales en el laboratorio, pero quizás en un futuro puedan llegar a ser prototipos comerciales finales de dispositivos de robótica y de micro y nanoposicionamiento.



Este robot tiene el tamaño de una langosta, pesa tan sólo siete gramos y puede saltar 1.4

El saltamontes robótico

MADRID.- Tiene el tamaño de una langosta, pesa tan sólo siete gramos y puede saltar 1.4 metros o 27 veces más su propio tamaño, 10 veces más lejos de lo que alcanza cualquier otro robot con la capacidad de saltar.
Estas son las características del 'saltamontes robótico', la nueva invención de la biomimética, una ciencia que desarrolla prototipos de diseño orgánico o de inspiración natural.
Investigadores del Laboratorio de Sistemas Inteligentes (LIS) de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) han presentado el curioso modelo que imita las acciones de un saltamontes en la Conferencia Internacional de Robótica y Automatización del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), que tiene lugar en Pasadena, California.
El sorprendente microrobot, cuyo desarrollo está basado en los principios mecánicos de locomoción de los insectos que tienen la habilidad de saltar, es capaz de brincar diez veces más lejos para su tamaño y peso que cualquier otro prototipo antes construido para realizar esta actividad.
Los investigadores han explicado que existe la posibilidad de encajar diminutos sensores en el robot que permitan explorar terrenos ásperos e inaccesibles o ayudar en operaciones de búsqueda y rescate.
Exploradores de áreas remotas
"Esta forma biomimética de saltar es única porque permite a los microrobots viajar sobre muchos tipos de terrenos difíciles a los que ningún otro robot que camine o ruede ha podido llegar", asegura el profesor Dario Floreano, director del LIS, cuyas investigaciones se centran en el desarrollo de sistemas robóticos y métodos de inteligencia artificial inspirados en principios biológicos de auto-organización, es decir, que pueden imitar el proceso de aprendizaje del cerebro humano.
"Estos diminutos modelos pueden ser ajustados con células solares para que logren recargarse entre saltos y despliegues, lo que amplia y posibilita su uso para la exploración de áreas remotas sobre la Tierra o sobre otros planetas", añade Floreano.
Los pequeños animales saltarines como las pulgas, las langostas, los saltamontes y las ranas utilizan mecanismos de almacenaje de elásticos que cargan lentamente para luego liberarlos con rapidez a través de sus brincos. De este modo, logran alcanzar saltos muy poderosos y altas aceleraciones. El saltamontes robótico usa exactamente el mismo principio, cargando dos mecanismos de torsión a través de un pequeño motor de 0.6 gramos y una cámara.
Para optimizar el funcionamiento de sus saltos, es posible ajustar la fuerza que utilizan las piernas del robot, al igual que el ángulo de despegue y el perfil de fuerza que aplica durante la fase de aceleración. La diminuta batería que carga el prototipo le permite conseguir hasta 320 brincos en intervalos de tres segundos.
La biomimética considera que la mayor parte de los diseños y las tecnologías de las que hacemos uso los humanos son susceptibles de ser comparadas con estrategias naturales. Por tal motivo, esta ciencia se propone observar la naturaleza e intentar extraer conclusiones para aprender de sus estrategias y sus formas.