Revisión: “Modelo cinemático basado en datos de actuadores de flexión PneuNets para tareas de agarre suave”
Tabla de contenido
La robótica blanda es un campo en alza de la robótica que se ocupa del diseño de robots con materiales que imitan el comportamiento de los organismos biológicos. Los músculos artificiales neumáticos son un tipo de actuadores blandos que han suscitado gran interés por su estructura sencilla, su bajo coste y su elevada relación potencia-peso. En este artículo analizamos un artículo titulado “Modelo cinemático basado en datos de actuadores de flexión PneuNets para tareas de agarre suave” de Ciprian Lapusan, Olimpiu Hancu y Ciprian Rad, donde los autores proponen un modelo cinemático basado en datos para estimar la forma y el nivel de apertura de una pinza blanda PneuNets en relación con la señal de presión aplicada.
Introducción
El artículo comienza introduciendo el concepto de robótica blanda y las posibles aplicaciones de los actuadores de flexión PneuNets en tareas de agarre blando. Los autores destacan los retos asociados al control de la forma y la posición de estos actuadores blandos debido a su comportamiento no lineal y a la falta de modelos precisos. Uno de los retos de utilizar actuadores de flexión PneuNets es modelar con precisión su comportamiento. Para controlar el movimiento de un actuador de flexión PneuNets, es necesario conocer con precisión cómo se comportará el actuador cuando se someta a diferentes niveles de presión. Esto es especialmente importante cuando se utilizan actuadores de flexión PneuNets en tareas de agarre suave, en las que la forma del actuador influirá directamente en la capacidad de la pinza para agarrar un objeto.
Para abordar este reto, un grupo de investigadores ha propuesto un modelo cinemático basado en datos de actuadores de flexión PneuNets para tareas de agarre suave. Este modelo utiliza un conjunto de funciones de aproximación derivadas de datos experimentales y un mecanismo en serie equivalente para estimar el comportamiento a flexión libre de un actuador PneuNets en función de la señal de presión aplicada.
El modelo propuesto ofrece varias ventajas sobre los métodos anteriores para modelar los actuadores de flexión PneuNets. Por un lado, proporciona una estimación en tiempo real de la forma y el nivel de apertura de una pinza blanda PneuNets. Esto lo hace adecuado para su implementación en aplicaciones en tiempo real que implican la planificación de agarre suave y el reconocimiento del tamaño de objetos frágiles con diferentes tamaños y formas.
Además, el modelo propuesto tiene aplicabilidad en algoritmos de control de flexión sin sensores/autosensores de actuadores PneuNets. Esto es importante porque permite un control más preciso y exacto del movimiento del actuador, lo que a su vez permite un control más preciso y exacto de la pinza.
Los investigadores probaron su modelo en un actuador comercial PneuNets con altura de cámara decreciente, fabricado por nosotros, SoftGripping. El modelo se validó mediante un conjunto de experimentos, en los que se midieron la forma y los desplazamientos elementales utilizando una técnica de procesamiento digital de imágenes. Se compararon y analizaron los datos experimentales y los datos estimados a partir del modelo DAK, respectivamente.
En general, el modelo cinemático basado en datos propuesto de los actuadores de flexión PneuNets para tareas de agarre blando ofrece un avance significativo en el campo de la robótica blanda. Al proporcionar una estimación en tiempo real de la forma y el nivel de apertura de una pinza blanda PneuNets, este modelo tiene el potencial de permitir un control más preciso y exacto de las pinzas blandas en diversas aplicaciones.
Los autores discuten brevemente los métodos existentes para modelar el comportamiento de los músculos artificiales neumáticos, incluyendo modelos analíticos, modelos numéricos y modelos empíricos. Destacan las limitaciones de estos planteamientos y la necesidad de modelos más precisos y fiables.
Los autores proponen un novedoso modelo cinemático de aproximación basado en datos (DAK) para estimar la forma y el nivel de apertura de una pinza blanda PneuNets en relación con la señal de presión aplicada. El modelo DAK estima el comportamiento de flexión libre de un actuador PneuNets (dedo de agarre blando) basándose en un conjunto de funciones de aproximación derivadas de datos experimentales y un mecanismo en serie equivalente que imita la forma del actuador. El modelo se probó para un actuador comercial PneuNets con altura de cámara decreciente, producido por nuestra empresa, SoftGripping.
Validación experimental
Los autores realizaron experimentos para validar el modelo DAK propuesto. La forma y los desplazamientos elementales se midieron mediante una técnica de tratamiento digital de imágenes. Se compararon y analizaron los datos experimentales y los datos estimados a partir del modelo DAK, respectivamente. Los resultados mostraron que el modelo DAK propuesto tiene una alta precisión y puede estimar la forma y el nivel de apertura de la pinza blanda PneuNets en aplicaciones en tiempo real que implican la planificación del agarre blando y el reconocimiento del tamaño de objetos frágiles con diferentes tamaños y formas.
Los autores compararon su modelo DAK propuesto con los métodos existentes para modelar el comportamiento de los músculos artificiales neumáticos, incluidos los modelos analíticos, los modelos numéricos y los modelos empíricos. Los resultados mostraron que el modelo DAK supera a los demás métodos en términos de precisión, tiempo de cálculo y viabilidad para aplicaciones en tiempo real.
En conclusión, los autores proponen un novedoso modelo cinemático basado en datos para estimar la forma y el nivel de apertura de una pinza blanda PneuNets en relación con la señal de presión aplicada. El modelo DAK propuesto tiene una alta precisión, un bajo tiempo de cálculo y es adecuado para aplicaciones en tiempo real que implican la planificación del agarre suave y el reconocimiento del tamaño de objetos frágiles con diferentes tamaños y formas. Los resultados experimentales validan la eficacia del modelo propuesto, y supera a los métodos existentes para modelar el comportamiento de los músculos artificiales neumáticos.
Por cierto, este artículo utiliza un actuador SoftGripping de nuestra tienda:
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué es la robótica blanda?
La robótica blanda es un campo emergente que se ocupa del diseño de robots con materiales que imitan el comportamiento de los organismos biológicos.
2. ¿Qué son los actuadores de flexión PneuNets?
Los actuadores de flexión PneuNets son un tipo de actuadores blandos que han despertado gran interés por su estructura sencilla, su bajo coste y su elevada relación potencia-peso. Se componen de un tubo de elastómero blando que se infla con aire comprimido, lo que hace que el tubo se doble y genere movimiento. Los actuadores de flexión PneuNets pueden utilizarse en diversas aplicaciones, como la robótica blanda, los dispositivos portátiles y la ingeniería biomédica.
La robótica de alta velocidad se refiere al uso de robots para realizar tareas que requieren gran velocidad y precisión. Algunos ejemplos son las tareas de la cadena de montaje o las operaciones de recogida y colocación.
Contacto
Estaremos encantados de ponernos en contacto con usted.
Hablemos rápidamente y averigüemos cómo automatizar su aplicación.
Nuestros ingenieros validarán su aplicación y le proporcionarán material de prueba en forma de vídeos, imágenes y libros blancos:
Sobre el autor
Alexey Stepanyuk
¡SoftGripping y PneuNets para la ciencia!
