Estás leyendo la publicación: Nueva herramienta mejora las pinzas robóticas para la fabricación
Un equipo de la Universidad de Washington ha desarrollado una nueva herramienta que puede diseñar una pinza pasiva imprimible en 3D y calcular la mejor ruta para recoger un objeto. El nuevo desarrollo podría ayudar a mejorar los robots de la línea de montaje.
El sistema se probó en 22 objetos diferentes, incluida una cuña en forma de tope de puerta, una pelota de tenis y un taladro, y resultó exitoso para 20 de los objetos. Dos de los objetos recogidos con éxito fueron la cuña y una forma piramidal con un ojo de cerradura curvo, que suelen ser difíciles para varios tipos de pinzas.
El investigación se presentará el 11 de agosto en SIGGRAPH 2022.
Adriana Schulz es autora principal y profesora asistente de la Universidad de Washington en la Escuela de Ciencias de la Computación e Ingeniería Paul G. Allen.
Creación de herramientas personalizadas para líneas de fabricación
“Todavía producimos la mayoría de nuestros artículos con líneas de ensamblaje, que son realmente excelentes pero también muy rígidas. La pandemia nos mostró que necesitamos tener una forma de reutilizar fácilmente estas líneas de producción”, dijo Schulz. “Nuestra idea es crear herramientas personalizadas para estas líneas de fabricación. Eso nos da un robot muy simple que puede hacer una tarea con una pinza específica. Y luego, cuando cambio la tarea, simplemente reemplazo la pinza”.
Tradicionalmente, los objetos se han diseñado para que coincidan con una pinza específica, ya que las pinzas pasivas no se pueden ajustar para adaptarse al objeto que están recogiendo.
Jeffrey Lipton es coautor y profesor asistente de ingeniería mecánica de la UW.
“La pinza pasiva de mayor éxito en el mundo son las tenazas de una carretilla elevadora. Pero la contrapartida es que las tenazas para montacargas solo funcionan bien con formas específicas, como tarimas, lo que significa que cualquier cosa que desee sujetar debe estar en una tarima”, dijo Lipton. “Aquí decimos ‘OK, no queremos predefinir la geometría de la pinza pasiva’. En cambio, queremos tomar la geometría de cualquier objeto y diseñar una pinza”.
Hay muchas posibilidades diferentes para una pinza, y su forma generalmente está relacionada con la ruta que toma el brazo del robot para recoger el objeto. Cuando una pinza está diseñada incorrectamente, corre el riesgo de chocar contra el objeto al intentar levantarlo, lo que el equipo se propuso resolver.
Milin Kodnongbua es el autor principal y era un estudiante universitario de la UW en la Escuela Allen en el momento de la investigación.
“Los puntos de contacto de la pinza con el objeto son esenciales para mantener la estabilidad del objeto en el agarre. Llamamos a este conjunto de puntos la ‘configuración de agarre’”, dijo Kodnongbual. “Además, la pinza debe hacer contacto con el objeto en esos puntos dados, y la pinza debe ser un solo objeto sólido que conecte los puntos de contacto con el brazo del robot. Podemos buscar una trayectoria de inserción que satisfaga estos requisitos”.
Diseño de nueva pinza y trayectoria
Para diseñar una nueva pinza y una nueva trayectoria, el equipo primero proporciona a la computadora un modelo 3D del objeto y su orientación en el espacio.
“Primero, nuestro algoritmo genera posibles configuraciones de agarre y las clasifica en función de la estabilidad y algunas otras métricas”, dijo Kodnongbua. “Luego, toma la mejor opción y la co-optimiza para encontrar si es posible una trayectoria de inserción. Si no puede encontrar uno, pasa a la siguiente configuración de captura de la lista e intenta realizar la cooptimización nuevamente”.
La computadora genera dos conjuntos de instrucciones una vez que encuentra una buena coincidencia. El primero es para una impresora 3D para crear la pinza, y el segundo es con la trayectoria del brazo del robot siguiendo la impresión y fijación de la pinza.
El equipo probó el nuevo método en varios objetos.
Ian Good es otro coautor y estudiante de doctorado de la UW en el departamento de ingeniería mecánica.
“También diseñamos objetos que serían un desafío para los robots de agarre tradicionales, como objetos con ángulos muy bajos u objetos con agarre interno, donde hay que levantarlos con la inserción de una llave”, dijo Good.
El equipo realizó 10 pastillas de prueba con 22 formas. Para 16 formas, las 10 pastillas tuvieron éxito. La mayoría de las formas tuvieron al menos un éxito y dos no.
Incluso sin intervención humana, el algoritmo desarrolló las mismas estrategias de agarre para objetos de forma similar. Esto ha llevado a los investigadores a creer que podrían crear pinzas pasivas que recojan una clase de objetos en lugar de un objeto específico.
