La ingeniería se rige por tres preocupaciones fundamentales: el desgaste, la fricción y la lubricación de las máquinas; esta categoría incluye los robots, que se utilizan tanto para levantar motores de automóviles como para suturar pequeñas venas. La fricción que se produce cuando se utilizan manos robóticas para sujetar objetos en presencia de humedad siguió siendo un problema sin resolver hasta que investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte descubrieron un nuevo principio en física que no solo explica el fenómeno del problema, sino que abre la puerta a un nuevo enfoque. en ingeniería de materiales.
“Una de las razones por las que la fricción es importante es que nos ayuda a aferrarnos a las cosas sin dejarlas caer. Entenderlo y moverse es intuitivo para los humanos, incluso cuando se manipulan platos con jabón, pero es sumamente difícil de tener en cuenta a la hora de desarrollar materiales que controlen la capacidad de agarre de los robots ”, explicó la ingeniera química en un comunicado. Y biomolecular Lilian Hsiao , coautor del estudio ahora publicado en la revista Materiales naturales.
El actor principal de esta operación, que para nosotros es sencilla pero que, para los robots, sigue siendo un obstáculo, se llama lubricación elastohidrodinámica (EHL). Se refiere a la fricción entre dos superficies sólidas cuando están separadas por una fina capa de líquido, algo que sucede cuando frotas tu pulgar contra tu dedo índice; entre los dos dedos hay una capa de aceite presente en el sudor.
Ahora imagine que este fenómeno ocurre cuando un paciente amputado usa un brazo robótico, en microcirugía o cuando se instalan componentes diminutos de una sonda espacial.
nuevos materiales
El gran paso del equipo de investigación liderado por Hsiao ha sido el desarrollo de un nuevo principio físico, que se puede aplicar al desarrollo de materiales y condiciones operativas dinámicas que predicen y controlan la fricción EHL, aplicándose en cualquier superficie, desde la punta de los dedos hasta las ranuras. . presente en manos de un brazo mecánico.
Incluso con el uso de impulsos controlados por el cerebro, las manos robóticas en personas amputadas funcionarán mejor.La fuente: Ingeniería de la Universidad de Michigan / Robert Coelius / Divulgación
«Nuestro trabajo aquí abre la puerta a la creación de hápticos más fiables y funcionales[celles que nous opérons du bout des doigts, comme les écrans]y robótica, en aplicaciones como microcirugía y fabricación. La Ley Descubierta se puede utilizar para explicar la fricción. La EHL se puede implementar para muchos sistemas diferentes siempre que las superficies de los objetos estén estandarizadas ”, dijo Hsiao.[aquelesqueoperamoscomapontadosdedoscomotelas)erobóticosmaisconfiáveisefuncionaisemaplicaçõescomomicrocirurgiasemanufaturaAleidescobertapodeserusadaparaexplicaroatritoEHLeserimplementadaamuitossistemasdiferentesdesdequeassseoserizasjampies»[aquelesqueoperamoscomapontadosdedoscomotelas)erobóticosmaisconfiáveisefuncionaisemaplicaçõescomomicrocirurgiasemanufaturaAleidescobertapodeserusadaparaexplicaroatritoEHLeserimplementadaamuitossistemasdiferentesdesdequeassuperfíciesdosobjetossejampadronizadas»disseHsiao
Para llegar a esta nueva ley física, Hsiao y su alumno Yunhu Peng (autor principal del artículo) analizaron todas las fuerzas físicas que actúan en la fricción EHL, proponiendo cuatro ecuaciones para demostrar la nueva ley en tres sistemas: involucrando dedos humanos, robótica bioinspirada dedos y un reómetro, un dispositivo que se utiliza para medir cómo responde un líquido a las fuerzas aplicadas.
Los dedos robóticos utilizados en microcirugía se beneficiarán del principio físico ahora descubierto.La fuente: Revisión / reproducción de tecnología del MIT
“Los resultados obtenidos serán de gran utilidad en la fabricación de manos robóticas que requieren controles más diferenciados cuando se trata de procesos que requieren una fiabilidad extrema. Una de las aplicaciones más obvias se encuentra en el campo de la telecirugía, donde los cirujanos tienen que controlar de forma remota los dispositivos robóticos. para la realización de procedimientos quirúrgicos Lo vemos como un avance fundamental para la comprensión del tacto y para su control, especialmente en los sistemas sintéticos ”, resume el científico.