Estudiantes coahuilenses desarrollan prototipo de brazo robótico industrial

Estudiantes de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) y del Instituto Tecnológico de Saltillo (ITS) —que forma parte del Tecnológico Nacional de México (Tecnm)— desarrollaron un prototipo de brazo robótico de bajo costo con aplicaciones potenciales en la industria y en el área de la salud.

Este proyecto, denominado HandBot, está en un proceso de optimización de estructura y funciones para convertir este brazo en un desarrollo de beneficio social a partir de tecnología realizada en Coahuila.

HandBot es un proyecto tecnológico que inició hace un año y medio al tomar como referencia desarrollos existentes, sobre todo a nivel industrial, y crear un diseño propio de bajo costo.

“HandBot es un proyecto enfocado en la industria, es una mano robótica que está pensada para manipular cosas a distancia mediante un guante o una programación previa para que manipule algún químico o sustancia tóxica, aunque tiene más campos donde se puede implementar como prótesis o manipulación de muchas cosas más a futuro”, explicó Alejandro Valle Tapia, estudiante de ingeniería en física en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec y cocreador del proyecto.

Al principio, el prototipo parecía un proyecto demasiado complicado; sin embargo, sus creadores no perdieron la motivación y lo perfeccionaron.

“Este proyecto inició como forma de enseñanza de cómo se puede trasladar todo el brazo a lo electrónico, por ejemplo, los músculos y su movimiento que se pudiera convertir en una prótesis. La idea comenzó como un sueño para que hiciera estas cosas y empezamos a desarrollarlo y consultar qué usar e investigar cómo hacerlo”, narró Esmeralda Saucedo Córdova, estudiante de ingeniería en mecatrónica del ITS y cocreadora de HandBot.

De acuerdo con la estudiante del Tecnológico, iniciaron la construcción del prototipo con las medidas y estructura semejante a un brazo real.

“Empezamos a evaluar materiales buscando que fuera ligero y resistente, desarrollamos una carcasa para proteger el interior y comenzamos la estructura, pensamos en los aparatos electrónicos que son los servomotores. Al principio lo teníamos trabajando manualmente con potenciómetros, pero cambiamos a sensores flexibles para que copiara los movimientos, al mover la mano con el guante”, detalló la alumna Saucedo Córdova.

Los estudiantes hicieron el diseño del prototipo. La estructura de HandBot está hecha de láminas de acero galvanizado que cuentan con las características de ser ligero y resistente; la mano es de aluminio y se utilizó plastilina epóxica para moldearla y asemejarla a una mano humana, cuenta con gomas especiales para un mayor agarre de los objetos.

“Se mueve gracias a servomotores que están en el antebrazo, la señal viene de un Arduino que también programamos nosotros. El Arduino hace la función de cerebro y de ahí viene toda la programación que ordena a los servomotores qué hacer y los servomotores mueven los dedos”, señaló el alumno Valle Tapia.

Los movimientos del brazo son manipulados con un guante de forma manual, también puede realizarlos de manera automática con programación previa.

“Una de las cosas que nosotros quisimos mejorar fueron áreas de oportunidad que vimos en desarrollos pasados; por ejemplo, un dedo solo se cerraba o abría, no tenía posiciones intermedias, quisimos mejorar eso. Cuando te pones el guante y lo manipulas, identifica muchos grados; este brazo cuenta con alrededor de 90 grados en los que puede posicionarse cada dedo”, puntualizó el cocreador de HandBot.

Dentro del guante se encuentran sensores, los cuales envían una señal al Arduino para ejecutar el proceso y generar el movimiento del brazo, mano y dedos. “Los movimientos son manipulados con un guante mediante una programación y realiza los movimientos que se le indican. Puede funcionar manual o automáticamente, de acuerdo con la programación”, comentó Saucedo Córdova.

Gracias a las mejoras continuas, evaluación y pruebas con distintos materiales, el costo actual del prototipo es menor a los cinco mil pesos mexicanos.

“Para ser una herramienta electrónica robótica y manipulable a distancia, es económica (…) Si se usara como una prótesis para mejorarla, hasta ese punto seguiría siendo de bajo costo, ya que una prótesis de este tipo de materiales es muy costosa”, señaló Alejandro Valle Tapia.

De acuerdo con el doctor Raúl Ochoa Valiente, profesor investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec y asesor del proyecto, este prototipo es un desarrollo muy interesante y busca asesorar a los estudiantes para perfeccionar el aparato robótico.

“Mi labor ha sido únicamente de asesorar, de ver qué cosas pueden perfeccionar; por ejemplo, pudimos ver cómo estaban armados los circuitos y ver la manera que fuera más estable, hacer circuitos impresos, darle una revisada a su circuito de sensado en el guante y ver cuáles son los algoritmos de programación y hacerlos más eficientes”, especificó el investigador.

Prototipo en desarrollo

El equipo de HandBot trabaja actualmente para perfeccionar el prototipo y agregar más funciones y prestaciones.

“Mejoramos el circuito que estaba hecho de una forma algo rústica, lo rediseñamos, es mucho más pequeño a un circuito impreso. Moldeamos los dedos, la mano era completamente cuadrada, agregamos las gomas para mayor agarre y ahora asemeja mucho más a una mano humana”, indicó Alejandro Valle Tapia.

Los estudiantes desean potenciar la aplicación del brazo como prótesis médica o para manejar material peligroso en la industria.

“Quisiéramos mejorarlo al punto que se convierta en una prótesis, pero falta mucho, tendremos que cambiar esos sensores del guante por sensores musculares, nerviosos y conectarlos, es difícil pero nos gustaría intentarlo”, agregó Esmeralda Saucedo Córdova.

Los inventores señalaron que el esfuerzo para crear el brazo robótico ha dejado muchas satisfacciones y añadieron que continuarán optimizando el prototipo, imprimirán su estructura en 3D, iniciarán el proceso de registro de patente y aumentarán su aprendizaje con esta experiencia.

El asesor del proyecto, doctor Raúl Ochoa Valiente comentó que HandBot representa un espacio de oportunidad para la aplicación de la física en la robótica y fomentaría el aprendizaje de los alumnos en el área.

“Esto nos da una base para poder empezar a hacer cuestiones de robótica. La física aplicada a la robótica y los modelos matemáticos que se trabajan son muy interesantes. Nos permitiría tener gente capacitada como ellos para el diseño de instrumentos que puedan solucionar problemas de física, de la industria y de la sociedad”, puntualizó el investigador.

El científico agregó que, a pesar de que existen muchos desarrollos en el mercado de prótesis y manipulación a distancia, son tecnologías más costosas y con conocimiento generado en el extranjero. HandBot representa un ejemplo de conocimiento generado en Coahuila y México, con gran potencial de aplicación industrial y beneficio para la sociedad.

“Hay mucho desarrollo en el mercado de prótesis y manipulación a distancia pero es tecnología de otros, la desventaja que hay en eso es que hay que pagar por ella. Las ideas y talento vienen de estos dos jóvenes y pretendemos quedarnos con el conocimiento, sentar la base para, poco a poco, romper la barrera tecnológica del país”.

Fuente: CONACYT.