El instituto Resilient ExtraTerrestrial Habitats (RETHi), liderado por la Universidad Purdue en colaboración con la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard, la Universidad de Connecticut y la Universidad de Texas en San Antonio, tiene como objetivo principal «diseñar y operar hábitats resilientes en el espacio profundo capaces de adaptarse, absorber y recuperarse rápidamente de perturbaciones tanto esperadas como inesperadas».
Justin Werfel, investigador principal en robótica de SEAS, encabeza el equipo encargado de desarrollar tecnologías que permitan a los robots autónomos reparar o reemplazar componentes dañados en dichos hábitats.
[post_relacionado]Desde el inicio del proyecto en 2019, Werfel y su equipo, que cuenta con la participación de Robert Wood, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Harry Lewis y Marlyn McGrath en SEAS, han creado innovadores brazos y pinzas robóticos, sistemas mejorados para fomentar la colaboración entre humanos y robots, así como también nuevas metodologías para diseñar equipos adecuados para la intervención de robots.
Robots y SmartHabs: desafíos y expectativas
Uno de los principales desafíos en el diseño de robots para los denominados SmartHabs es la necesidad de ser multifuncionales para habitar el espacio profundo. La mayoría de los robots industriales, como los utilizados en la fabricación de automóviles o almacenes, son altamente especializados y realizan solo algunas tareas específicas. Sin embargo, los hábitats en el espacio profundo no tendrán espacio para albergar numerosos robots especializados.
En cambio, uno o varios robots multifuncionales deberán ser capaces de realizar una amplia variedad de tareas, incluyendo reparaciones de emergencia. Un proyecto en esta línea busca desarrollar pinzas multimodo capaces de cambiar su forma para sujetar diversos tipos de objetos de diferentes maneras.
«Las manos humanas pueden adaptarse a muchas funciones, incluidas aquellas que necesitan alta precisión, requieren grandes fuerzas o aquellas que pueden beneficiarse del cumplimiento«, dijo Wood. «Este diseño intenta capturar un comportamiento adaptable análogo para aumentar la variedad de tareas posibles con una sola pinza».
En un artículo publicado en IEEE, Werfel y su equipo, en colaboración con la Escuela de Graduados en Diseño de Harvard (HGSD) y la Universidad Nacional de Pusan en Corea del Sur, han desarrollado una pinza con dedos fabricados con eslabones de tijera reconfigurables, que pueden cambiar el número de articulaciones del dedo según sea necesario.
Esta pinza presenta tres modos distintos. En el primer modo, los dedos son cortos y rígidos, lo que les permite sujetar objetos con firmeza y seguridad. En el segundo modo, los dedos adquieren una articulación que permite a la pinza realizar manipulaciones similares a las de una mano, facilitando el movimiento y la rotación de objetos sin soltarlos. El último modo añade dos articulaciones adicionales, permitiendo que los dedos se adapten pasivamente a la forma de un objeto y distribuyan la presión de contacto, lo que resulta útil para sujetar objetos delicados o con formas irregulares.
Los coautores de este artículo incluyen a Junghan Kwon de la Universidad Nacional de Pusan, los estudiantes de posgrado de SEAS David Bombara y Clark Teeple, Joonhaeng Lee y Chuck Hoberman de HGSD y Madera.
Acerca de los hábitats inteligentes
Los primeros SmartHabs, hábitats espaciales inteligentes, probablemente tendrán dimensiones no mayores que una casa móvil y estarán equipados con una variedad de dispositivos. Los robots blandos se presentan como una opción más segura para operar en proximidad a humanos en comparación con los robots rígidos convencionales. Además, estos robots blandos pueden deformarse, facilitando su inserción en espacios reducidos. No obstante, la flexibilidad implica que carecen de la fuerza necesaria para algunas tareas específicas.
Para hacer frente a este desafío, el equipo de robótica de RETHi ha ideado un brazo robótico blando capaz de endurecerse, proporcionando así mayor fuerza y capacidad de carga útil. Los resultados de esta investigación se han publicado en Science Robotics.
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Video: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences