Investigadores de Chemnitz Robotics inventan una nueva articulación robótica

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Nueva patente concedida a la Cátedra de Robótica e Interacción Hombre-Máquina que hará que la interacción hombre-robot sea más segura

Investigadores de Chemnitz Robotics inventan una nueva articulación robótica

El 23 de julio de 2020, la Oficina de Patentes de Alemania concedió una nueva patente en el campo de las articulaciones robóticas innovadoras al inventor Hongxi Zhu, estudiante de doctorado en la Universidad Tecnológica de Chemnitz, y a la inventora, profesora Ulrike Thomas, jefa de la cátedra de robótica y humanos. 

La invención es adecuada para la interacción segura entre humanos y robots. La articulación es la denominada articulación compatible. En Alemania existen actualmente dos patentes para juntas de rigidez variable. Una patente anterior, registrada por el Centro Aeroespacial Alemán, y esta nueva articulación, registrada por la Universidad Tecnológica de Chemnitz. La licencia de esta patente es inminente.

La nueva articulación reduce el riesgo de lesiones.

Los inventores llevan trabajando en esta nueva articulación robótica desde 2016. Las articulaciones anteriores estaban equipadas con sensores, en su mayoría sensores de fuerza, para medir las fuerzas de contacto en caso de colisión y poder evitarlas si fuera necesario. Otras técnicas utilizan sensores ópticos externos para monitorear la distancia entre robots y humanos.

La nueva articulación puede absorber energía gracias a un resorte. Esto permite que la energía de colisión sea absorbida y el robot pueda moverse más rápido en la proximidad de un humano sin ponerlo en peligro. Existen algunas articulaciones más que aplican resortes para absorber la energía de la colisión. El desafío es poder ajustar la dureza del resorte de forma no lineal para que los robots puedan ajustar la rigidez y la amortiguación de las juntas de forma independiente y adaptarse a tareas que requieren grandes fuerzas, por ejemplo, para poder clavar un clavo en un pared.

"Con la articulación, hemos logrado cubrir un área muy grande y al mismo tiempo ofrecer un diseño compacto para la articulación del robot", dice Thomas. Otra ventaja de las articulaciones compatibles es que la energía almacenada también se puede utilizar para acelerar el movimiento, de modo que un robot humanoide pueda lanzar pelotas o saltar.

Thomas tuvo la idea inicial de usar una forma elíptica cuando observaba un engranaje de transmisión armónico, un engranaje de eje con una relación de transmisión alta, de modo que pudiera realizarse un comportamiento no lineal. El asistente de investigación de Thomas, Hongxi Zhu, desarrolló rápidamente las ideas iniciales en prototipos funcionales.

Antecedentes: Cátedra de Robótica e Interacción Hombre-Máquina

En los últimos cinco años, se ha establecido un nuevo equipo robótico en la Universidad Tecnológica de Chemnitz bajo la dirección de la profesora Ulrike Thomas, que lleva a cabo una intensa investigación en el campo de la robótica humanoide, especialmente la percepción y la cognición, la interacción humano-robot y la robótica andante.

La cátedra desarrolla nuevos sistemas mecatrónicos, aplica métodos modernos de investigación de inteligencia artificial y, por lo tanto, mejora las capacidades de los robots, no solo en la interacción humano-robot. Los robots desarrollados deberían poder agarrarse con más sensibilidad o funcionar de manera más estable e interactuar de manera más segura con su entorno. Por último, el objetivo es conseguir asistentes robóticos adecuados, ya sea en centros asistenciales, en producción o para uso doméstico.

También podrían proporcionar un servicio útil en caso de pandemia. Además, la cátedra pudo fortalecer considerablemente el proyecto en torno a las Sociedades Híbridas del Centro de Investigación Colaborativa con su trabajo de investigación, de modo que la iniciativa finalmente tuvo éxito y el SFB 1410 pudo establecerse en la Universidad Tecnológica de Chemnitz.

La investigación fue financiada con fondos del Fondo Social Europeo (FSE) y con dinero de los impuestos del Estado Libre de Sajonia basado en el presupuesto aprobado por los miembros del Parlamento del Estado de Sajonia.




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