Mano robótica con sentido del tacto

Artículo del 29 de marzo de 2019 

BionicSoftHand

Pueden sujetar la taza del café, escribir un mail desde un teclado o jugar con amigos a «piedra, papel, tijera»: de forma intuitiva empleamos nuestras manos en las situaciones más diversas. La pinza universal neumática BionicSoftHand no solo se parece al modelo natural, sino que también aprende los patrones de movimiento humano a través de la inteligencia artificial. En combinación con el robot ligero neumático BionicSoftArm puede colaborar con personas.

Una mano sostiene un cubo con doce lados de colores diferentes. Lo gira hasta que el lado azul está hacia arriba. Esta es una tarea muy sencilla para una persona que en los robots implica a menudo un esfuerzo de programación considerable

Entrenamiento con inteligencia artificial

La BionicSoftHand aprende de forma independiente y rápida a dejar el lado deseado del cubo hacia arriba gracias a la inteligencia artificial. Para ello se utiliza el método del reinforcement learning o aprendizaje por refuerzo. En lugar de recibir una acción concreta para imitarla, a la mano se le fija un objetivo predeterminado que intenta alcanzar a través de un proceso de prueba y error (trial and error). A partir de las respuestas que obtiene, va optimizando poco a poco sus acciones hasta que consigue realizar la tarea de forma correcta.

Gracias al reinforcement learning, la BionicSoftHand aprende los patrones de movimiento humano de forma independiente y rápida.
Gracias al reinforcement learning, la BionicSoftHand aprende los patrones de movimiento humano de forma independiente y rápida.

El proceso de aprendizaje tiene lugar en un entorno virtual mediante una simulación. Es el llamado gemelo digital. Con la ayuda de los datos de una cámara de profundidad y los algoritmos de inteligencia artificial, el control se entrena en la simulación de la estrategia de movimiento deseada y se transfiere después a la SoftHand real. De esta manera, los elementos de conocimiento aprendidos también pueden compartirse con otras manos robóticas de todo el mundo.

Sensibilidad hasta la yema de los dedos

Los dedos de la mano del robot están formados por estructuras de fuelle flexibles con cámaras de aire. Están recubiertos con un revestimiento textil especial en 3D, tejido con hilos tanto elásticos como altamente rígidos. De este modo, a través del tejido se puede determinar en qué puntos se extiende la estructura y, con ello, se despliega su fuerza, y en cuáles se evita la expansión. Por ello, la mano es ligera, flexible, adaptable y sensible aunque, pese a ello, es capaz de presionar con mucha fuerza. Además, hay instalados sensores de posición y sensores de fuerza táctil que registran la presión.

Sensibilidad y fuerza a la vez: gracias a un textil tejido en 3D especial, los dedos pueden reaccionar con flexibilidad.
Sensibilidad y fuerza a la vez: gracias a un textil tejido en 3D especial, los dedos pueden reaccionar con flexibilidad.

Para minimizar al máximo el trabajo de colocación de tubos flexibles, los desarrolladores han construido específicamente un terminal de válvulas compacto con control digital que está montado directamente debajo de la mano. De esta forma, los tubos para controlar los dedos no tienen que pasarse por todo el brazo robótico. Así es posible conectar la BionicSoftHand y ponerla en marcha con solo un tubo para la entrada y otro para la salida de aire. Con las piezoválvulas proporcionales integradas es posible regular el movimiento de los dedos con total precisión.

Brazo flexible para la colaboración

Para que opere con personas, la BionicSoftHand puede montarse en el BionicSoftArm, un robot ligero neumático. Es completamente flexible y puede trabajar con una pieza de trabajo con personas sin peligro. La estricta separación entre el trabajo humano y las acciones automatizadas de los robots está dejando de estar a la orden del día y sus espacios de trabajo se van fundiendo en espacios colaborativos.

Las personas y las máquinas pueden trabajar codo con codo: el BionicSoftArm lo hace posible.
Las personas y las máquinas pueden trabajar codo con codo: el BionicSoftArm lo hace posible.

El BionicSoftArm es una evolución compacta del BionicMotionRobot de Festo, cuya gama de aplicaciones se ha ampliado considerablemente. Esto es posible gracias a su diseño modular: se pueden combinar hasta siete segmentos de fuelle neumáticos y actuadores giratorios. Esto le da la máxima flexibilidad en términos de alcance y movilidad y le permite trabajar entre obstáculos incluso en los espacios más estrechos si es necesario.

Diseño modular: el BionicSoftArm se puede combinar hasta con siete segmentos de fuelle neumáticos y actuadores giratorios.
Diseño modular: el BionicSoftArm se puede combinar hasta con siete segmentos de fuelle neumáticos y actuadores giratorios.

El brazo biónico es muy versátil. Dependiendo de la tarea, también se pueden montar otras pinzas además de la BionicSoftHand. Además, se adapta fácilmente a diferentes tareas y cambios de ubicación. Igualmente, al no necesitar sistemas de seguridad complejos, como jaulas o barreras fotoeléctricas, se reduce el proceso de adaptación de la fábrica y se permite un uso flexible, lo que favorece una fabricación rentable y versátil.