Una mano robótica digna de Terminator

Un equipo de investigadores coreanos ha diseñado un nuevo tipo de mano robótica digna de la película Terminator, un dispositivo que integra todos los componentes necesarios para el movimiento sensible, la detección y posee altos niveles de destreza. La mano, que puede montarse en brazos robóticos comerciales existentes, es capaz de realizar una amplia variedad de tareas, desde agarrar un huevo hasta usar tijeras y pinzas.

En un artículo publicado en la revista Nature Communications, el equipo de Uikyum Kim explica que el mayor desafío a la hora de diseñar este tipo de dispositivos es desarrollar manos sin partes de actuación adicionales, que permitan que el robot se mueva, mientras se mantienen funciones como altos niveles de destreza o la capacidad de agarrar con la fuerza adecuada. 

20 articulaciones, 15 grados de libertad

El equipo de investigadores coreanos ha bautizado la mano robótica como ILDA (diestra antropomórfica impulsada por vínculos integrados). El prototipo consta de 20 articulaciones, que permiten 15 grados de libertad de movimiento, una fuerza de la yema del dedo de 34 Newtons, pesa menos de 1,1 kg, tiene un tamaño compacto (218 mm) y capacidades de detección táctil. 

“Interpretar el funcionamiento de la mano humana  sigue siendo un desafío sin resolver en el campo de robótica”

“Interpretar el funcionamiento extremadamente complejo de la mano humana  sigue siendo un desafío sin resolver en el campo de robótica”, apuntan los autores. En particular, el movimiento de la mano humana implica niveles de destreza considerablemente altos, adecuados para realizar una amplia variedad de tareas que requieren una gran fuerza de agarre, que van desde el agarre de objetos finos hasta la manipulación de herramientas.

De hecho, recuerdan, de los 206 huesos del cuerpo humano, 54 están en las manos, lo que corresponde a una cuarta parte del número total de huesos. Y la estructura muscular que los impulsa también es extremadamente compleja.

Terminator con pinzas o tijeras

Las piezas de accionamiento adicionales también dificultan la integración de estas manos en los brazos robóticos existentes, lo que limita su uso, por lo que Kim y sus colegas han optado por integrar todas las piezas en la mano, lo que significa que se puede unir a los brazos robóticos existentes sin piezas adicionales, como los antebrazos.

Hasta ahora se han desarrollado muchas manos robóticas diestras, pero su uso universal se ha visto limitado por los elevados costes derivados de los complejos procesos de fabricación y las dificultades de mantenimiento, explican los científicos. Por eso confían en que su aplicabilidad se extienda a campos de investigación reales y a la industria gracias a sus ventajas de funcionalidad y su bajo coste.

En los vídeos publicados por el equipo se puede ver a la mano robótica realizar todo tipo de tareas, pero es particularmente impresionante verla manejar unas tijeras:

En una serie de experimentos, los autores demostraron que la mano era capaz de tomar objetos de diversas formas, agarrar con la fuerza suficiente para aplastar latas o con la delicadeza de sostener un huevo. La mano también es capaz de recoger objetos pequeños con pinzas:

Objetos cotidianos

“La capacidad de agarre del ILDA se confirmó cuando apretó la lata de aluminio y agarró delicadamente el huevo”, explican los investigadores. “Además, la mano podría realizar diferentes tipos de agarre, según las formas de varios objetos. Tijeras y pinzas se utilizan para determinar la posibilidad de manipular herramientas utilizadas en la vida cotidiana”, apuntan.

“La capacidad de agarre del ILDA se confirmó cuando apretó la lata de aluminio y agarró delicadamente el huevo”

En conclusión, aseguran los autores del estudio, la mano ILDA diseñada que puede ser fácilmente unido a brazos robóticos, mientras que al mismo tiempo acomoda varias características ventajosas, se pueden utilizar para futuras investigaciones sobre manos robóticas en varios campos. 

“Esperamos contribuir al desarrollo de la varios campos de la robótica mediante la implementación de esta mano robótica”, escriben. “Consideramos que es muy significativo utilizar una mano robótica para cortar con tijeras. Además, esperamos que el experimento de transferir chips con pinzas tendrá implicaciones significativas para el progreso científico. En el futuro, lideraremos nuevos campos de investigación realizando tareas que no se han hecho nunca antes en cooperación con otros investigadores".

Referencias: Integrated linkage-driven dexterous anthropomorphic robotic hand (Nature Communications) DOI 10.1038/s41467-021-27261-0