Las cubiertas de piel suave y los sensores táctiles se han convertido en una característica prometedora para los robots que son más seguros e intuitivos para la interacción humana, pero son costosos y difíciles de fabricar. Un estudio reciente demuestra que las almohadillas suaves para la piel que funcionan como sensores hechas de uretano termoplástico se pueden fabricar de manera eficiente utilizando impresoras 3D.
«El hardware robótico puede implicar grandes fuerzas y pares, por lo que es necesario hacerlo bastante seguro si va a interactuar directamente con humanos o a ser utilizado en entornos humanos», dijo el líder del proyecto Joohyung Kim, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. «Se espera que la piel suave desempeñe un papel importante en este sentido, ya que puede usarse tanto para el cumplimiento de la seguridad mecánica como para la detección táctil.
Como se informó en la revista IEEE Transactions on Robotics, las almohadillas impresas en 3D funcionan como piel suave para un brazo robótico y como sensores mecánicos basados en presión. Las almohadillas tienen sellos herméticos y se conectan a sensores de presión. Como un globo comprimido, la almohadilla se deforma cuando toca algo y el aire desplazado activa el sensor de presión.
Kim explicó: «Los sensores robóticos táctiles suelen contener conjuntos de componentes electrónicos muy complicados y son bastante caros, pero hemos demostrado que se pueden fabricar alternativas funcionales y duraderas a muy bajo coste. Además, dado que sólo se trata de reprogramar una impresora 3D, se utiliza la misma técnica Se puede personalizar fácilmente para diferentes sistemas robóticos».
Los investigadores demostraron que esta funcionalidad se puede utilizar de forma natural para la seguridad: si las almohadillas detectan algo cerca de una zona peligrosa, como una articulación, el brazo se detiene automáticamente. También se pueden utilizar para funciones operativas con el robot interpretando toques y toques como instrucciones.
Dado que las piezas impresas en 3D son comparativamente simples y económicas de fabricar, pueden adaptarse fácilmente a nuevos sistemas robóticos y reemplazarse. Kim señaló que esta característica es deseable en aplicaciones donde la limpieza y el mantenimiento de piezas son costosos o inviables.
«Imagínese que quiere utilizar robots de piel suave para ayudar en un hospital», dijo. «Habría que desinfectarlos regularmente o reemplazar la piel con regularidad. De cualquier manera, hay un costo enorme. Sin embargo, la impresión 3D es un proceso muy escalable, por lo que las piezas intercambiables se pueden fabricar de manera económica y se pueden poner y quitar fácilmente». el cuerpo del robot.»
Las entradas táctiles como las que proporcionan las nuevas almohadillas son una faceta relativamente inexplorada de la detección y el control robóticos. Kim espera que la facilidad de esta nueva técnica de fabricación despierte más interés.
«En este momento, la visión por computadora y los modelos de lenguaje son las dos formas principales en que los humanos pueden interactuar con los sistemas robóticos, pero se necesitan más datos sobre interacciones físicas, o datos de ‘nivel de fuerza'», dijo. «Desde el punto de vista del robot, esta información es la interacción más directa con su entorno, pero hay muy pocos usuarios, en su mayoría investigadores, que piensan en esto. Recopilar estos datos a nivel de fuerza es una tarea objetivo para mí y mi grupo.