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Control estricto del movimiento

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Al coger una bombilla o un huevo, entre otras cosas, hay que controlar con precisión el movimiento de los brazos de los robots. Para ello, los investigadores han diseñado once sensores y actuadores basados en nuevos materiales, gracias a los avances realizados en los últimos años en el campo de las ciencias y tecnologías de los materiales.

El Grupo de Automática del Departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencia y Tecnología está trabajando en la investigación de la respuesta de diferentes materiales ante ciertas situaciones. Estos materiales podrían ser utilizados para la generación y medida de movimientos concretos en diferentes aplicaciones de sistemas electromecánicos, así como en robótica flexible ligera.

En concreto, se están investigando dos tipos de materiales que podrían tener un gran futuro en las aplicaciones de microponimiento: aleaciones con memoria de forma (SMA) y aleaciones con memoria de forma magnética o ferromagnética (MSM o FSMA). Todos ellos son materiales nuevos e inteligentes por su capacidad para almacenar la memoria de forma y por otras características innovadoras.

Las aleaciones con memoria de forma son capaces de recuperar el tamaño y forma original tras un proceso de deformación. La aleación más común de este tipo se denomina nitinol. Es una aleación de níquel y titanio en una proporción aproximada del 50%. Está a la venta en el mercado y suele tener forma de hilo.

Las aleaciones con memoria de forma magnética son materiales ferromagnéticos capaces de recuperar la forma y el tamaño originales tras la aplicación de un campo magnético. No están a la venta y actualmente sólo se producen en laboratorios de investigación.

El equipo de investigadores de la UPV-EHU ha construido una serie de dispositivos que podrían ser útiles en la robótica ligera utilizando estos materiales con memoria de forma, y en la actualidad se dedica principalmente a la investigación de nuevas aplicaciones para sistemas electromecánicos ligeros o miniaturas.

Prototipos artesanales

Las aleaciones SMA se han utilizado hasta ahora en actuadores para aplicaciones de baja precisión. No obstante, el equipo investigador de la UPV ha desarrollado una serie de dispositivos experimentales que pueden mejorar significativamente el control de posicionamiento de estos actuadores.

Han producido un prototipo de clave ligera para un robot flexible y pequeño capaz de manejar objetos pequeños. Para ello se ha colocado un hilo de nitinol entre dos capas metálicas elásticas. Así, cuando se aplica la corriente eléctrica al hilo, éste se contrae, se cierran completamente las claves y se recogen los pequeños objetos que encuentran a su alrededor, mientras que cuando se quita esa corriente eléctrica estas claves se expanden completamente. Los investigadores de la UPV-EHU han conseguido mejorar la precisión de este movimiento de apertura y cierre, es decir, han conseguido que en los casos en los que se quiera ese movimiento de apertura o cierre no sea total. Además, han conseguido controlar este movimiento con una micra de precisión. Este grado de precisión puede ser suficiente en aplicaciones como la máquina herramienta.

En cuanto a las aleaciones con memoria de forma magnética o ferromagnética, los investigadores de la UPV han diseñado un nuevo dispositivo que permite controlar objetos con una precisión aproximada de 20 nanómetros.

A pesar de tratarse de un dispositivo artesanal fabricado a mano, los investigadores no ponen en duda que todo ello puede mejorarse y consideran que puede ser capaz de sustituir a uno de los accionamientos más precisos de la actualidad. De hecho, la principal ventaja de estos dispositivos fabricados con aleaciones con memoria de forma ferromagnética es que cuando alcanzan la posición adecuada no consumen energía. Por ello, pueden ser útiles en aplicaciones como grandes telescopios. Estos telescopios tienen una gran cantidad de espejos que deben moverse con gran precisión para enfocar correctamente.

Estos dispositivos artesanales permiten conocer las características básicas de los materiales a nivel de laboratorio. No obstante, es posible que en el futuro también sea útil para el lanzamiento de prototipos de dispositivos de robótica ligera, microponibilidad y nanooposición.