El grupo de investigación del Distinguido Profesor Nikolaos Freris de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y su colaborador Wei Xi, Investigador Asociado Especial, han logrado importantes avances en el campo de la robótica blanda.
Basándose en la observación sistemática y la abstracción de modelos matemáticos de la morfología y el movimiento de las extremidades flexibles de diversas criaturas de la naturaleza (como trompas de elefante, tentáculos de pulpo, caballitos de mar y colas de camaleón), el equipo propuso por primera vez un nuevo robot blando en espiral basado en una estructura en espiral logarítmica, lo que demuestra su capacidad para realizar tareas complejas de agarre y manipulación en múltiples dimensiones y escenarios. Los resultados de la investigación relevante se publicaron en Device, una revista de Cell Press, bajo el título «SpiRobs: robots logarítmicos en forma de espiral para un agarre versátil en escalas».
Los robots blandos han atraído mucha atención debido a su seguridad y flexibilidad y son un tema de investigación de vanguardia en el campo de la robótica. Sin embargo, todavía existe una gran brecha entre los robots blandos existentes y las extremidades flexibles de las criaturas naturales en términos de desempeños clave como destreza, velocidad de movimiento e interacción colaborativa.
Al abstraer y modelar matemáticamente las similitudes morfológicas de las extremidades flexibles de varias criaturas (trompas de elefante, tentáculos de pulpo, caballitos de mar, colas de camaleón, etc.), el equipo de investigación propuso una clase de robots blandos universales y escalables: robot espiral (como se muestra en Figura 1 display), y estudió sistemáticamente su teoría de diseño, métodos de preparación y estrategias operativas, y demostró la destreza, precisión y velocidad de este tipo de robot en escenarios de aplicación ampliados como interacción multiescala, multimaterial, multidimensional y colaborativa. Comparable al rendimiento superior de los organismos vivos.
Figura 1 Principios de diseño y varios prototipos de robots espirales. (A) Fuente de inspiración biónica para el principio de diseño en espiral. (B) Robot espiral representativo implementado en este trabajo.
El equipo de investigación propuso un método de diseño inverso para realizar el robot en espiral: primero determine la forma de rizo final del robot (es decir, siga la ecuación de espiral logarítmica), luego discretice la espiral y expándala para obtener el diseño del cuerpo lineal del robot (como como se muestra en la Figura 2). El robot se fabrica mediante impresión 3D, que tiene un bajo costo y una rápida velocidad de preparación, lo que permite una optimización eficiente y una iteración rápida.
Además, el equipo de investigación propuso además una estrategia de agarre biónico, que puede realizar el agarre automático de diferentes ubicaciones y objetos basándose en una simple detección y control de corriente, superando el método tradicional de sensores de alta precisión y la dependencia de métodos de control complejos. Sobre esta base, el equipo de investigación demostró una gran cantidad de diseños extendidos (escalas que van desde centímetros a metros) y conjuntos colaborativos de múltiples robots.
Figura 2 Estrategia de operación y visualización de la aplicación del robot espiral. (A) Estrategia de operación biónica. (B) Demostración del robot espiral que realiza tareas complejas de agarre y manipulación en múltiples dimensiones y escenarios.
Se espera que la nueva tecnología de robot en espiral propuesta en este estudio promueva aún más el desarrollo y la madurez de los robots blandos y proporcione un potente soporte técnico y soluciones innovadoras para tareas de agarre complejas, interacción persona-computadora, industrias económicas de baja altitud y otros escenarios de aplicación.
Wang Zhanyi, estudiante de doctorado en la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Computación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, es el primer autor del artículo. Su codirector es Nikolaos Freris, profesor distinguido de la Facultad de Ciencias de la Computación y Tecnología. en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, y Wei Xite, investigador asociado de la Facultad de Química y Ciencia de Materiales y coautor correspondiente del artículo. Universidad de Ciencia y Tecnología de China News. Traducido al español
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