Gli ingegneri danno un tocco morbido alla robotica commerciale

Ispirato dalla destrezza di una mano umana, il team NUS ha sviluppato una pinza robotica ibrida che può essere riconfigurata su richiesta per prelevare e posizionare un’ampia gamma di alimenti delicati. Credito: Università Nazionale di Singapore

Ispirandosi alla naturale destrezza della mano umana, un team di ingegneri della National University of Singapore (NUS) ha creato un sistema di robotica ibrida riconfigurabile in grado di afferrare una varietà di oggetti: dal piccolo, morbido e delicato al grande , pesante e ingombrante. Si prevede che questa tecnologia avrà un impatto su una vasta gamma di settori, tra cui l’assemblaggio di alimenti, l’agricoltura verticale e il confezionamento di beni di consumo in rapido movimento, che automatizzerà progressivamente più operazioni nei prossimi anni.

Guidate dal Professore Associato Raye Yeow del Dipartimento di Ingegneria Biomedica del NUS e del Centro di Robotica Avanzata NUS, le pinze robotiche ibride utilizzano dita stampate in 3D morbide e flessibili con una base di presa riconfigurabile. L’innovazione robotica è ora in procinto di essere portata ai partner commerciali sotto la start-up del team RoPlus (RO +), che comprende i ricercatori NUS Low Jin Huat, Khin Phone May, Chen Chao-Yu e lo studente universitario Han Qian Qian.

“La forma, la consistenza, il peso e le dimensioni di un oggetto influenzano il modo in cui scegliamo di afferrarlo. Questo è uno dei motivi principali per cui molte industrie fanno ancora molto affidamento sul lavoro umano per imballare e maneggiare oggetti delicati”, ha affermato il prof Yeow di Assoc. “La nostra tecnologia di presa robotica ibrida rivoluziona le tradizionali attività di pick-and-place offrendo funzionalità avanzate che consentono ai robot di interagire in sicurezza con oggetti delicati di varie forme, dimensioni e rigidità, proprio come la mano umana”.

Soluzioni di presa di ispirazione biologica

La presa è uno dei compiti più comuni e naturali che le persone svolgono, ma per i robot non è così intuitivo. Per ottenere capacità di presa simili a quelle umane, i robot hanno bisogno di visione artificiale e apprendimento profondo per rilevare il tipo di oggetti davanti a loro e il loro orientamento. La pinza può quindi decidere automaticamente il modo migliore per prelevare e posizionare gli oggetti per ridurre al minimo la necessità di un intenso intervento umano.

Gli ingegneri danno un tocco morbido alla robotica commerciale

Il metodo di stampa 3D utilizzato per produrre le pinze robotiche morbide è a basso costo e offre flessibilità nella personalizzazione del design dell’attuatore, in base ai requisiti di presa effettivi. Credito: Università Nazionale di Singapore

Con l’obiettivo di sviluppare pinze robotiche abili come mani umane, il team NUS ha ideato pinze robotiche ibride, composte da tre o quattro dita morbide, che possono essere riconfigurate su richiesta. Le dita sono azionate ad aria e dotate di un nuovo meccanismo di bloccaggio per una rigidità regolabile. Il team NUS ha sviluppato tre tipi di sistemi di presa robotici ibridi, quasi come tre mani diverse utili in contesti diversi.

Il primo è GourmetGrip, che è adatto per le attività più granulari come la manipolazione di snack delicati di piccole dimensioni o cibo facilmente soggetto a danni come il tofu, e li confeziona in scatole da asporto. Questa modalità soft-handed è riconfigurabile in modo che possa adattarsi a diverse pose di presa e a una varietà di restrizioni di spazio. Quando è montato su un braccio robotico industriale, GourmetGrip può ottenere il prelievo e il posizionamento degli alimenti a una velocità paragonabile a quella di un essere umano e può eseguire queste attività a un ritmo costante 24 ore su 24. Se confrontato con altre pinze disponibili in commercio, il sistema GourmetGrip è in grado di fornire circa il 23% di miglioramento dell’efficienza di presa, con la capacità di trattenere gli articoli più velocemente e con maggiore precisione. Ad oggi, il sistema GourmetGrip può raccogliere efficacemente più di 50 alimenti diversi come budini, torte a fette, verdure e frutta.

Il secondo tipo di pinza è noto come UnisoGrip, o Universal Soft Gripper, che è la soluzione più ampiamente applicabile del team. È progettato per la movimentazione di merci imballate lungo la catena di montaggio quando di solito sono nella fase finale di essere collocate in scatole per la spedizione e il trasporto. È in grado di espandere sostanzialmente la sua gamma di presa e ha dita morbide girevoli per una presa delicata, nonché una ventosa a vuoto che gli consente di spostare oggetti posizionati in modo più scomodo come l’angolo di un cestino.

A differenza di GourmetGrip, che ha un raggio di presa simile a una mano umana, l’UnisoGrip è significativamente più grande e può gestire articoli larghi fino a 30 centimetri e pesare fino a tre chilogrammi, quindi è più versatile nella gestione di una grande varietà di beni di consumo . Ha anche un’efficienza di presa superiore del 20% rispetto ad altre pinze disponibili in commercio. Ad oggi, il sistema UnisoGrip può raccogliere oltre 30 diversi tipi di beni di consumo come bevande in bottiglia, confezioni di caffè in polvere, confezioni di detersivi ricaricabili e altro ancora.

Il terzo tipo di pinza è completamente personalizzabile, basato sulle piattaforme GourmetGrip / UnisoGrip, per adattarsi alle esigenze specifiche del cliente e ai vincoli di spazio. Questo approccio offre un’ampia varietà di opzioni di presa in grado di gestire oggetti di diverse forme, dimensioni e materiali di imballaggio. La tecnologia personalizzabile del team NUS è stata implementata presso People Bee Hoon Factory, un produttore di vermicelli di riso con sede a Singapore, per ottimizzare l’imballaggio dei pacchetti di vermicelli di riso in scatole di cartone.

Commentando la decisione dell’azienda di investire nella tecnologia NUS, Desmond Goh, Direttore di People Bee Hoon Factory, ha dichiarato: “La maggior parte del nostro personale esistente è costituito da lavoratori maturi, quindi abbiamo cercato di sfruttare una nuova tecnologia in grado di alleggerire il carico di lavoro del nostro attuale personale, aumentando contemporaneamente la loro produttività. Abbiamo selezionato questa tecnologia perché è in grado di soddisfare il nostro scopo e offre flessibilità per le diverse implementazioni di cui abbiamo bisogno. ”


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