Hacia un diseño
unificado de una mano artificial asequible y versátil válida para
uso protésico y en robótica colaborativa
Resumen:
El diseño de manos
artificiales ha experimentado un considerable desarrollo en las
últimas décadas, movido por la mejora de las soluciones existentes
para personas amputadas y por la creciente importancia de la
manipulación robótica y de la robótica colaborativa. Los diseños
antropomorfos son un claro objetivo en aplicaciones protésicas por
evidentes razones estéticas. Además es esperable que dichos diseños
sean capaces de manipular una mayor variedad de objetos y usar mayor
variedad de presas, reduciendo la necesidad de cambio del elemento
terminal en aplicaciones industriales o en manipuladores de
asistencia para sillas de ruedas. Sin embargo, es imposible replicar
la complejidad de la mano humana con la tecnología actual. Además,
la simplicidad y un coste asequible son objetivos clave, facilitando
la accesibilidad a personas con bajos recursos o países en vías de
desarrollo, como han mostrado iniciativas como Open Hand Project o
Enabling the Future. También contribuir a un desarrollo exponencial
de la robótica colaborativa, que va unida a la implementación de la
Industria 4.0. Las ediciones realizadas del Cybathlon Arm Race en
2016 y 2020 han mostrado que manos simples, con pocos grados de
libertad puede sobrepasar en prestaciones prácticas a diseños más
sofisticados. Estudios previos publicados en el grupo han mostrado
que cerca del 80% de la variabilidad observada en el agarre humano
puede ser representada con una combinación de sólo cinco sinergias
cinemáticas y que sólo dos son necesarias para representar el 80% de
los movimientos realizados con una mano artificial de seis tendones
actuada por sujetos sanos. En este proyecto partimos de la hipótesis
de que un diseño unificado de una mano asequible, con limitado
número de grados de libertad y un diseño antropomorfo puede ser una
buena solución para aplicaciones protésicas y de robótica
colaborativa. Por tanto, el objetivo del proyecto es el diseño de
dicha mano, que habrá de ser robusta pero flexible, simple y
asequible, así como fácilmente acoplable a los brazos robóticos y
encajes protésicos. Este diseño unificado concentrará esfuerzos para
el control de bajo nivel en una única arquitectura, contribuyendo a
la estandarización de interfaces con el control de alto nivel
robótico o protésico. El trabajo previamente desarrollado en los
proyectos del Plan Nacional,
DEVALHAND
(2015-2017) y
BENCH-HAND
(2018-2020),
facilitará este objetivo gracias a la aplicación de los métodos
desarrollados para el diseño y la evaluación experimental de manos
artificiales. La destreza de la mano diseñada se demostrará en
situaciones realistas de manipulación como las de la competición Cybathlon para manos protésicas o las competiciones de manipulación
del congreso IROS. El proyecto contribuirá a la solución de
importantes retos científicos, como el compromiso óptimo de diseño
en las transmisiones de dedos artificiales entre una elevada fuerza
de agarre y un movimiento rápido en vacío, o la transferencia de las
sinergias observadas en el agarre humano a manipuladores
artificiales sin necesidad de incrementar excesivamente el número de
actuadores y la complejidad de control. Adicionalmente el proyecto
propone desarrollar nuevas aplicaciones de inteligencia artificial y
realidad aumentada que puedan contribuir a facilitar el desarrollo
de sistemas de control y el entrenamiento de usuarios.
Fechas:
Sep.
2021-Sep. 2025
IP UJI:
Antonio Pérez
González
Marta Mora Aguilar
Participantes:
UJI, University of
Strathclyde, University of Salford, Université Paris-Saclay
Financia:
Ministerio de
Economía, Industria y Competitividad
(PID2020-118021RB-I00)
