Aunque agarrar objetos es una tarea relativamente sencilla para nosotros los humanos, hay muchos mecanismos involucrados en esta tarea simple. Recoger un objeto requiere un control fino de los dedos, de su posicionamiento y de la presión que aplica cada dedo, lo que a su vez requiere capacidades de detección complejas. No es de extrañar que el agarre y la manipulación robótica sea un área de investigación muy activa dentro del campo de la robótica.
Hoy en día, las manos robóticas industriales han reemplazado a los humanos en varias actividades complejas y peligrosas, incluso en restaurantes, granjas, fábricas y plantas de fabricación. En general, las pinzas robóticas blandas son más adecuadas para tareas en las que los objetos a recoger son frágiles, como frutas y verduras. Sin embargo, aunque los robots blandos son prometedores como herramientas de cosecha, suelen compartir una desventaja común : su precio. La mayoría de los diseños de pinzas robóticas blandas requieren el ensamblaje complejo de varias piezas. Esto aumenta los costos de desarrollo y mantenimiento.
Afortunadamente, un equipo de investigación del Instituto de Tecnología Avanzada de Japón (JAIST), dirigido por el profesor asociado Van Anh Ho, ha encontrado una solución innovadora para estos problemas. Tomando una hoja de la naturaleza, han desarrollado una innovadora pinza robótica suave llamada ‘ROSE’, que significa ‘Pinza de compresión basada en rotación’. Los detalles sobre el diseño de ROSE, así como los resultados de su último estudio, se presentaron en la conferencia Robotics: Science and Systems 2023 (RSS2023).
Lo que hace que ROSE sea tan impresionante es su diseño. La parte blanda de agarre tiene la forma de un embudo o manguito cilíndrico y está conectada a una base circular dura, que a su vez está unida al eje de un actuador. El embudo debe colocarse sobre el objeto que se pretende recoger, cubriendo una porción decente de su superficie. Luego, el actuador hace que la base gire, lo que hace que la piel del embudo flexible se envuelva firmemente alrededor del objeto. Este mecanismo se inspiró libremente en las formas cambiantes de las rosas, que florecen durante el día y se cierran durante la noche.
ROSE ofrece ventajas sustanciales en comparación con las pinzas más convencionales. En primer lugar, es mucho menos costoso de fabricar. Todas las partes duras se pueden imprimir en 3D, mientras que el embudo en sí se puede producir fácilmente con un molde y caucho de silicona líquida. Esto asegura que el diseño sea fácilmente escalable y adecuado para la producción en masa.
En segundo lugar, ROSE puede recoger fácilmente una amplia variedad de objetos sin complejos mecanismos de control y detección. A diferencia de las pinzas que se basan en estructuras similares a dedos, la manga de ROSE aplica una presión más suave y uniforme. Esto hace que ROSE sea más adecuado para manipular productos frágiles, como fresas y peras, así como objetos resbaladizos. Con un peso inferior a 200 gramos, la pinza puede lograr una impresionante relación carga útil/peso del 6812 %.
En tercer lugar, ROSE es extremadamente duradero y resistente. El equipo demostró que podía seguir recogiendo objetos con éxito incluso después de 400.000 pruebas. Además, el embudo sigue funcionando correctamente en presencia de grietas o cortes significativos. « La pinza propuesta sobresale en escenarios exigentes, como lo demuestra su capacidad para resistir una prueba severa en la que cortamos el embudo en cuatro secciones separadas a toda altura », comenta Assoc. Prof. Ho, « Esta prueba destaca la resistencia excepcional de la pinza y el rendimiento óptimo en condiciones difíciles ».
Finalmente, ROSE puede estar dotado de capacidades de detección. Los investigadores lograron esto colocando varias cámaras en la parte superior de la base circular, apuntando al interior del embudo, que estaba cubierto de marcadores, cuya posición podía ser captada por las cámaras y analizada a través de algoritmos de procesamiento de imágenes. Este enfoque prometedor permite estimar el tamaño y la forma del objeto agarrado.
El equipo de investigación señala que ROSE podría ser una opción atractiva para varias aplicaciones, incluidas las operaciones de cosecha y la clasificación de artículos en las fábricas. También podría encontrar un hogar en entornos desordenados como granjas, cocinas profesionales y almacenes. « La pinza ROSE tiene un potencial significativo para revolucionar las aplicaciones de agarre y obtener una amplia aceptación en varios campos », concluye Assoc. Prof. Ho, « Su diseño sencillo pero robusto y confiable está configurado para inspirar a los investigadores y fabricantes a adoptarlo para una amplia variedad de tareas de agarre en el futuro cercano ».