Ingenieros de NUS Desarrollan Robot Híbrido de Tacto Suave para Diversas Aplicaciones Industriales

Inspirados en la destreza natural de la mano humana, un equipo de ingenieros de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha creado un sistema robótico híbrido reconfigurable capaz de agarrar una variedad de objetos: desde los pequeños, suaves y delicados hasta los grandes, pesados y voluminosos. Se espera que esta tecnología impacte una gama de industrias, involucrando ensamblaje de alimentos, agricultura vertical y empaque de bienes de consumo de rápido movimiento, que progresivamente automatizarán más sus operaciones en los próximos años.

Liderado por el Profesor Asociado Raye Yeow del Departamento de Ingeniería Biomédica y el Centro Avanzado de Robótica de NUS, las pinzas robóticas híbridas usan dedos suaves e impresos en 3D con una base de pinza reconfigurable.

"La forma, textura, peso y tamaño de un objeto afectan cómo elegimos agarrarlos. Esta es una de las razones principales por las que muchas industrias aún dependen en gran medida de la mano de obra humana para empaquetar y manipular artículos delicados", dijo Yeow. "Nuestra tecnología de pinza robótica híbrida revoluciona las tareas tradicionales de recoger y colocar al ofrecer capacidades avanzadas que permiten a los robots interactuar de manera segura con artículos delicados de diversas formas, tamaños y rigideces, al igual que la mano humana."

Agarrar es una de las tareas más comunes y naturales que realizan las personas, pero para los robots no es tan intuitivo. Para lograr habilidades de agarre similares a las humanas, los robots necesitan visión por computadora y aprendizaje profundo para detectar el tipo de objetos frente a ellos así como su orientación. La pinza puede entonces decidir automáticamente cómo recoger y colocar objetos para minimizar la necesidad de intervención humana intensiva.

Con el objetivo de desarrollar pinzas robóticas tan diestras como las manos humanas, el equipo ideó pinzas robóticas híbridas, consistentes en tres o cuatro dedos suaves, que pueden reconfigurarse a demanda. Los dedos son accionados por aire y equipados con un mecanismo de bloqueo novedoso para rigidez ajustable. Han desarrollado tres tipos de sistemas de pinza robótica híbrida, casi como tres manos diferentes que son útiles en diferentes contextos.

El primero es GourmetGrip, adecuado para las tareas más granulares como manipular bocadillos delicados del tamaño de un bocado, o alimentos propensos a daño como el tofu, y empaquetarlos en cajas para llevar. Este modo de mano suave es reconfigurable para que pueda acomodar diferentes poses de agarre así como una variedad de restricciones de espacio. Cuando se monta en un brazo robótico industrial, GourmetGrip puede lograr recoger y colocar artículos de comida a una velocidad comparable a la de un humano, y puede realizar estas tareas a un ritmo constante las 24 horas.

Cuando se comparó con otras pinzas disponibles comercialmente, el sistema GourmetGrip puede ofrecer aproximadamente un 23 por ciento de mejora en la eficiencia de agarre, con la capacidad de sostener artículos más rápido y con más precisión. Hasta la fecha, el sistema GourmetGrip puede recoger efectivamente más de 50 artículos de comida diferentes como pudín, pastel en rodajas, vegetales y frutas.

El segundo tipo de pinza se conoce como UnisoGrip, o Pinza Suave Universal, que es la solución más ampliamente aplicable del equipo. Está diseñada para manipular productos empaquetados a lo largo de una línea de ensamblaje cuando suelen estar en la etapa final de ser colocados en cajas para envío y transporte.

Es capaz de expandir sustancialmente su rango de agarre, y tiene dedos de pinza suaves y rotativos para agarre delicado, así como una ventosa de succión que le permite maniobrar objetos posicionados incómodamente como la esquina de un contenedor.

A diferencia de GourmetGrip, que tiene un rango de agarre similar a una mano humana, el UnisoGrip es significativamente más grande y puede manejar artículos de hasta 30 centímetros de ancho y pesar hasta tres kilogramos, por lo que es más versátil para manejar una gran variedad de bienes de consumo. También tiene un 20 por ciento más de eficiencia de agarre que otras pinzas disponibles comercialmente. Hasta la fecha, el sistema UnisoGrip puede recoger más de 30 tipos diferentes de bienes de consumo como bebidas embotelladas, paquetes de café en polvo, paquetes de detergente recargable y más.

El tercer tipo de pinza es totalmente personalizable, basado en las plataformas GourmetGrip/UnisoGrip, para adaptarse a necesidades específicas del cliente y restricciones de espacio. Este enfoque ofrece una amplia variedad de opciones de agarre que pueden manejar objetos de diferentes formas, tamaños y materiales de empaque.

La empresa emergente del equipo de NUS, RO+, está ofreciendo a socios comerciales diferentes opciones de implementación de los sistemas de pinza robótica: pueden empaquetarse junto con un brazo robótico o comprarse individualmente ya que las pinzas pueden montarse fácilmente en brazos robóticos comerciales para empresas que ya tienen los suyos. RO+ también planea ofrecer una solución 4 en 1, que incluye la pinza, brazo robótico, módulo de visión por computadora y sistema transportador. El equipo también está en proceso de mejorar la inteligencia de las pinzas a través de aprendizaje automático, donde el sistema puede entrenarse a través de una biblioteca en línea para aprender y optimizar continuamente el agarre de nuevos artículos.