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(noticias nanowerk) Un nuevo lanzamiento de Avances optoelectrónicos (“Sensores ópticos inspirados en nodos para la detección de deslizamiento y medición de la fricción durante la manipulación hábil del robot”) analiza los sensores ópticos inspirados en nudos para la detección de deslizamiento y la medición de la fricción durante la manipulación hábil del robot.
Las tesis centrales
Investigación
Las manos tienen la impresionante capacidad de detectar fuerzas de fricción con notable precisión gracias a receptores mecánicos incrustados en la piel. Este talento natural permite un manejo hábil de objetos y un uso sin esfuerzo de herramientas, añadiendo una maravillosa flexibilidad a la vida diaria. Pero ¿y si estas habilidades táctiles pudieran desbloquearse en robots?
Imagine un mundo donde los robots tengan la asombrosa capacidad de detectar y comprender la fricción y el deslizamiento, tal como lo hacemos nosotros. Este tentador concepto avanza en la búsqueda del reconocimiento táctil flexible, un campo de vanguardia que tiene como objetivo equipar a los robots con un sentido del tacto similar al nuestro. Al navegar cuidadosamente por el complejo panorama de la fricción, los robots podrían dominar diversos procesos con precisión y gracia.
Aunque se han logrado avances, el desarrollo de sensores de fuerza 3D flexibles aún se encuentra en fase de investigación. A diferencia de sus homólogos rígidos basados en haces, estos sensores son increíblemente prometedores porque pueden adaptarse a diferentes superficies y realizar tareas que requieren destreza. Sin embargo, los investigadores todavía luchan con los desafíos de estructuras complejas, métodos de desacoplamiento complicados y rendimiento inconsistente.
Inspirándose en los nodos, surge una idea interesante: los nodos de fibra óptica de polímero. La estructura tridimensional del nudo rompe la simetría circular original de la fibra y redistribuye la carga sobre la superficie de la fibra. Esto, a su vez, permite que las unidades de fibra individuales respondan individualmente a estímulos de fuerza desde diferentes direcciones, lo que promete el desarrollo de complejos dispositivos de detección de fuerza en 3D.
Las fibras de polímero óptico se caracterizan por una variedad de ventajas: compacidad, robustez, procesos de fabricación simplificados y rentabilidad. Este estudio desentraña sus respuestas a fuerzas dirigidas y demuestra su potencial para la medición de fuerzas en 3D. A partir de este conocimiento, se diseñan cuidadosamente y se les da vida a una serie de nodos de fibra, lo que permite una detección exitosa de fuerzas en 3D. La integración de estos sensores en las yemas de los dedos de un robot hace que la información táctil como la presión, la fricción y el deslizamiento sean accesibles. La mano robótica puede utilizar esta inteligencia para realizar sin problemas tareas exigentes como el agarre adaptativo y la manipulación de herramientas.
Este trabajo presenta una nueva estrategia en la construcción de sensores de fuerza 3D mediante la combinación de nodos y fibras ópticas. Analizando la mecánica estructural del nudo, los investigadores lograron mejorar el rendimiento de detección de presión, fricción y deslizamiento. Este enfoque simplifica la complejidad del sistema y supera los desafíos computacionales asociados con el desacoplamiento de señales.
La integración de un algoritmo de detección de puntos de cambio permite el procesamiento y la selección de datos en tiempo real, lo que da como resultado un sistema de retroalimentación táctil para la manipulación del robot. Este sistema mide las fuerzas normales y de corte y detecta deslizamientos, lo que permite a los robots agarrar objetos y manipular herramientas de forma adaptativa. Las demostraciones presentadas en este artículo incluyen el agarre adaptativo de objetos en movimiento y la manipulación hábil de un cuchillo y una llave con una mano robótica de dos dedos.
Al utilizar cables de fibra óptica de polímero, el sensor de nodo es ligero, flexible y rentable. La naturaleza no metálica del sensor lo hace inmune a las interferencias electromagnéticas. El proceso de fabricación es sencillo y no requiere técnicas sofisticadas de micro/nanoprocesamiento, lo que reduce significativamente los obstáculos para la producción de sensores.
Además, las fibras ópticas de polímero no sólo sirven como elementos sensores, sino también como canales de transmisión de señales. Esta característica simplifica el proceso de adquisición de señales del conjunto de sensores, lo que tiene un impacto positivo en la integración del sistema. Además, se puede utilizar una única fibra óptica de polímero para crear múltiples nodos de fibra, lo que permite una funcionalidad adicional mediante la incorporación de materiales funcionales o estrategias como la multiplexación de señales de múltiples longitudes de onda.
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