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FlexShapeGripper: el agarre de la lengua de un camaleón

Un tema importante en automación es recoger, sostener y colocar en su lugar objetos. Los sistemas de agarre siempre han jugado un papel clave en la producción. La empresa Festo, así como otras en este mercado, están todo el tiempo a la búsqueda de nuevos métodos de agarre y soluciones innovadoras que aporten soluciones a los sistemas de producción en las fábricas futuras

Cada vez más la naturaleza es fuente de inspiración de nuevos conocimientos y tecnologías del futuro. Es por eso que Festo creó Bionic Learning Network, una alianza con universidades, institutos y empresas de desarrollo para estudiar un rango de diferentes mecanismos de agarre, en muchas ocasiones utilizando como modelo la biología.

Recoger y ubicar en su lugar todo tipo de formas

En colaboración con los Colegios de Ciencias Aplicadas de la Universidad de Oslo y de Akershus, Festo presenta ahora una pinza cuyo principio de funcionamiento deriva de la lengua de un camaleón. La FlexShapeGripper puede recoger, reunir y colocar en su lugar varios objetos de la más amplia variedad de formas en un único procedimiento, sin necesidad de una conversión manual. Esto es posible por extremo de silicona lleno de agua, que se envuelve alrededor de los artículos y los agarra de un modo flexible y ajustado.

La naturaleza como modelo

La capacidad inherente de adaptarse a diferentes formas le aporta su nombre a este sistema: FlexShapeGripper, o Pinza de Forma Flexible. En la naturaleza, la combinación única de fuerza y ajuste a la forma que posee la lengua del camaleón se pueden observar cuando éste caza insectos.

Una vez que el camaleón tiene a su presa en la mira, dispara su lengua disparar como una banda elástica. Justo antes de que la punta de la lengua alcance el insecto, se retrae en el medio, mientras que los bordes continuarán moviéndose hacia delante. Esto hace que la lengua se adapte a la forma y el tamaño de las respectivas presas, y que las atrape firmemente. La presa se adhiere a la lengua y el camaleón tira de ella como si se tratase de un hilo de pescar.

Nuevo impulso gracias a la innovación abierta

Entre los objetivos de la Bionic Learning Network (Red de Aprendizaje Biónico) no sólo está aprender de la naturaleza, sin embargo, sino también identificar buenas ideas en sus primeras etapas, y fomentarlas y al mismo tiempo aplicarlas más allá de las fronteras de la empresa. La pinza es un sobresaliente ejemplo de la estrecha colaboración de Festo con universidades internacionales que forman parte de la red.

El estímulo para este proyecto fue un taller sobre el tema de biónica en el Colegio de Ciencias Aplicadas de la universidad de Oslo y Akershus, donde Festo presentó sus actuales líneas de investigación en el Bionic Learning Network. Dos de los estudiantes se inspiraron, en primer lugar por la presentación, y luego por la propia naturaleza: como parte de su tesis de maestría, presentaron el principio de agarre biónico modelado en base a la lengua de un camaleón. Junto con los ingenieros de Festo, los materiales, diseño y componentes neumáticos de la pinza fueron optimizados y el diseño para la FlexShapeGripper se desarrolló aún más.

Configuración técnica de la pinza

La pinza consiste en un cilindro de doble acción, una cámara se llena con aire comprimido mientras que la segundo está permanentemente llena con agua. Esta segunda cámara está equipada con una pieza moldeada de de silicona elástica equivalente a la lengua de camaleón. El volumen de las dos cámaras está diseñado de manera que se compense la deformación de la parte de silicona. El pistón, que separa en forma estanca las dos cámaras una de otra, está fijado a una delgada varilla en el interior del extremo de silicona.

Un agarre ceñido gracias a la recarga

Durante el procedimiento de sujeción, un sistema de manipulación guía la pinza hacia el objeto de modo que toque el artículo con su extremo de silicona. A continuación, se retira el aire de la cámara de presión superior. El pistón se mueve hacia arriba a causa de un soporte de resorte y tira hacia adentro de la pieza de silicona llena de agua. Al mismo tiempo, el sistema de manipuleo lleva la pinza aún más hacia el objeto. Al hacerlo, la cobertura de silicona se envuelve alrededor del objeto a ser agarrado, que puede ser de cualquier forma, resultando en una manera apretada de soporte. La elasticidad de la silicona permite una precisa adaptación a una amplia gama de geometrías. La elevada fricción estática del material genera una buena fuerza de retención.

Ambos mecanismos de agarre y de liberación se activan neumáticamente. No se necesita energía adicional en el proceso de sostener la pieza. La calidad flexible de la compresión con el aire comprimido simplifica la coordinación entre el sistema de sostén y la pinza de manipulación durante la etapa de agarre. La fuerza y la deformación de la parte de silicona se puede ajustar de forma muy precisa con la ayuda de una válvula proporcional. Esto permite que se puedan agarrar varias piezas a la vez en un procedimiento único.

Las características especiales del camaleón

Los camaleones son criaturas fascinantes. Pueden mover sus ojos de forma independiente uno del otro y cambiar su color en función de su estado de ánimo, la temperatura y el ambiente que los rodea. Otra característica especial es su estrategia de caza. Con la única manera en que disparan su lengua, pueden atacar tan rápido como un rayo y traer de vuelta a su presa con toda seguridad.

Un camaleón puede coger todo tipo de insectos, poniendo su lengua sobre la presa, y asegurarla encerrándola. El uso de este principio en la FlexShapeGripper perimite agarrar todo tipo de objetos de forma precisa. Con su extremo de silicona elástica, incluso puede recoger varios objetos en una sola acción de agarre y ubicarlos en un nuevo lugar juntos.

Pinzas en la automatización de hoy

Ya hay una cantidad de pinzas diferentes en las áreas automatizadas de la industria de hoy, y cada una de ellas ha sido desarrollada para una tarea especial. Si cambia la forma de una pieza con la que se trabaja, la correspondiente pinza debe ser reemplazada en la máquina, o debe ser adaptada, lo que requiere un gran esfuerzo. En instalaciones que producen diversos productos, se utilizan con frecuencia sistemas de cambio, equipados con diferentes pinzas.

Requisitos de fábrica del mañana

En la producción del futuro, sin embargo, habrá una necesidad de instalaciones y componentes más flexibles, que deben ajustarse de manera independiente para el producto correspondiente en una línea de producción con el método de “enchufar y producir”. Las pinzas adaptables como la FlexShapeGripper pueden asumir un papel importante en este sentido.

Usos futuros potenciales

En el futuro, la FlexShapeGripper podría ser utilizada en cualquier instalación donde se manejan al mismo tiempo varios objetos con un rango de formas diferentes; por ejemplo en el sector de la robótica de servicios, para tareas de montaje o para manipular piezas pequeñas.

En las plantas flexibles de producción, sería posible manejar todos los tipos de productos en un solo procedimiento, sin tener que cambiar la pinza. El trabajo de selección de frutas y verduras u otros objetos con formas irregulares también es una tarea posible para un pinza universal como la FlexShapeGripper.






Una vez que puesta en funcionamiento, la pinza es capaz de hacer varias tareas. Esta integración funcional es un buen ejemplo de cómo los sistemas y los componentes en sí se pueden adaptar en el futuro a una variedad de escenarios de producción.

El proyecto también muestra cómo Festo aprovecha nuevos hallazgos en la naturaleza para su negocio principal, el de la automatización, y la importancia del intercambio de información interdisciplinario más allá de las fronteras de la empresa.

Fuente: Festo. Aportado por Eduardo J. Carletti

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