Diseño y construcción de un sistema de sujeción bioinspirado para el aumento del área de contacto en manipuladores robóticos

Resumen

Este artículo expone el diseño y construcción de un sistema de sujeción bioinspirado para aumentar del área de contacto entre el efector final y el elemento manipulado, con el objetivo de disminuir la presión aplicada por unidad de área. El diseño se realizó analizando y parametrizando los elementos funcionales que constituyen la teoría adaptativa, denominada ´Fin Ray´, la cual describe el comportamiento de las aletas de los peces, concentrándose especialmente en la aleta pectoral. Esta teoría fue la base para elaborar el modelo matemático que caracteriza la condición forzada y el comportamiento natural del sistema, para luego encontrar los valores de los vectores que describen el comportamiento de las capas de las aletas, conocidos como rayo, y que permitió calcular los eslabones de la pinza. Asignando valores entre 0 y 0,01 a la variable dependiente, se pudo determinar que el rayo sufre una deformación directamente proporcional al valor asignado que simula la activación muscular, comprobando los efectos que tiene en el sistema, el aumento de los valores de los parámetros principales del rayo y las cargas aplicadas al sistema. Se determinó que un aumento en el módulo de corte del material interno tiene como consecuencia la concentración de esfuerzo producido por un gran cambio en una pequeña zona cercana a la base, que en condiciones reales puede ocasionar fallas en el material. Gracias a la capacidad adaptativa del prototipo construido se aumentó el área de contacto entre los dedos y el objeto sujetado, lo que disminuye la presión ejercida por unidad de área, también el consumo de energía es menor, debido al mecanismo de la espiral aritmética, ya que el sistema se activa únicamente al sujetar o soltar el objeto.