Continúa la investigación de manos robóticas protésicas

Los investigadores siempre han estado tratando de crear manos robóticas que imiten las extraordinarias capacidades de la mano humana. La meta es desarrollar unas manos robóticas con tamaño y peso similares a las nuestras, capaces de realizar múltiples movimientos de agarre, y para ello deben utilizar controladores avanzados. Dichas manos podrían impulsar el avance en importantes áreas de investigación, como las prótesis, la ingeniería neuronal, la rehabilitación, la robótica humanoide, y las comunicaciones hombre-máquina.
En la Escuela Superior de Santa Ana en Pisa, Italia, un grupo de investigadores ha estado trabajando en la tecnología de la mano robótica desde principios de 1990, cuando el Profesor Paolo Darío (un ex presidente de RAS IEEE y ganador del Premio Engelberger) se unió a la Universidad.
Fue allí donde, en 2006, conoció a Marco Controzzi. Marco cursó estudios de ingeniería mecánica y de ingeniería eléctrica. Nos involucramos en los proyectos centrados en la prótesis de miembros superiores y la robótica humanoide bajo la supervisión de la Profesor Maria Chiara Carrozza. En 2008, se desarrolló una mano robótica llamada SmartHand que se convertiría en el punto de partida del proyecto Prensilia, que se puso en marcha al año siguiente.
Con este primer prototipo se demostró que se podrían construir manos diestras robóticas autónomas. SmartHand ofreció todos los mecanismos necesarios y la electrónica integrada en la palma. En ese momento se dieron cuenta de que las sofisticadas manos robóticas podrían tener aplicaciones en muchas áreas diferentes y presentarían posibilidades comerciales reales.
Siguieron trabajando en el prototipo SmartHand, desarrollando su primera mano robótica disponible en el mercado en 2009: Azzurra. La mano disponía de cinco motores de accionamiento y 11 grados de libertad. Esto permitía a la mano realizar trayectorias cilíndricas, apuntar, trípode, y apretones laterales que, junto con los gestos básicos como contar y apuntar, cubrían el 80% de la capacidad de agarre de la mano humana. Todo esto hace a Azzura una de las más avanzadas manos robóticas disponibles en la actualidad. El video y las fotos de abajo muestran sus principales características:
La tecnología clave en Azzurra es un mecanismo subactuado en particular (sobre la base de lo que se conoce como mecanismo de Hirose). Mediante el uso de este mecanismo, que son capaces de reducir el número de motores necesarios para accionar todos los grados de libertad en la mano. En Azzurra, un dedo (capaz de movimientos de flexión y extensión, o dos grados de libertad) es accionado por un solo motor. Lo hace por medio de un mecanismo de tornillo tornillo / plomo que transforma el movimiento de rotación de motores de corriente continua en un movimiento lineal de una corredera, que tira de un tendón para flexionar o extender el dedo.
Otra ventaja de este mecanismo es carecer de retroceso. El retroceso es deseable para un brazo de robot, por ejemplo, ya que le permite moverse con mayor seguridad cerca de la gente. Para una mano de robot, sin embargo, un sistema sin retroceso significa que puede mantener el agarre incluso si los motores están apagados, reduciendo el consumo de energía y aumentando la seguridad (una comprensión no fallará incluso en caso de pérdida de potencia). Por otra parte, al agarrar un objeto, el mecanismo de subactuado permite una comprensión autoadaptable. Este enfoque, además de ser bio-inspirado, aumenta el número de puntos de contacto entre la mano y mejora la estabilidad de sujección de un objeto. Esto se mejora aún más debido al material utilizado en las falanges distales de cada dedo.
El segundo principal producto que han desarrollado en Prensilia es un brazo robótico que se llama Milano. Su accionamiento se basa en el mismo mecanismo que se encuentra en Azzurra, pero difiere de ella en que Milano tiene dos grados adicionales de accionamiento utilizados para mover una muñeca giratoria y permitir la flexión independiente / extensión del dedo anular y el dedo meñique (los dos dedos se acoplan juntos en Azzurra).
Azzurra es ideal para prótesis y la investigación de la rehabilitación, mientras que Milán, puede adaptarse mejor a la robótica humanoide (donde los requisitos de dimensión no son tan estrictos y se requiere una gran flexibilidad). Dicho esto, tanto Milano como Azzurra son manos antropomórficas equipadas con sistemas sensoriales y controles avanzados de actuación embebidos, y como tal se pueden utilizar en todos los campos de investigación en los que es importante contar con una mano artificial que se comporte como una natural.
En un futuro próximo, tienen previsto hacer sus manos robóticas todavía más funcionales. Por ejemplo, dotando a las yemas de los dedos con sensores que proporcionen información acerca de la fuerza en los puntos de contacto entre la mano y el objeto. Esta función sería muy útil tanto para prótesis de control, permitiendo nuevos algoritmos de control más precisos y el suministro de datos a los dispositivos de retroalimentación sensorial, que se están convirtiendo en una parte importante de la investigación en laboratorios de todo el mundo. En estos momentos están buscando socios e inversores que quieran unirse a ellos en este desafío, y que les ayude a construir un producto que se ofrezca más allá de la investigación y los mercados académicos.
En sus propias palabras: “Fundamos Prensilia porque creemos que el objetivo de toda la investigación debería ser mejorar la vida de las personas. Con la nueva prótesis de mano, nuestra esperanza es que la robótica puede ofrecer ayuda real y efectiva para amputados que actualmente dependen de los dispositivos que son muy diferentes en comparación con la mano que perdieron.”

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