Control preciso del movimiento en robots

Un grupo investigador del departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencia y Tecnología de Leioa (UPV/EHU), dirigido por el profesor Victor Etxebarria, estudia las características de varios tipos de materiales para su posterior utilización en la generación y medición de movimientos precisos.

A la hora de coger un huevo o una bombilla con los brazos de un robot es indispensable hacerlo con la mayor precisión posible. Por ello, los avances de la ciencia y la tecnología de los materiales han propiciado el diseño y control de sistemas dotados de sensores y actuadores construidos con nuevos materiales.

El Grupo de Automática del Departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencia y Tecnología estudia las características estímulo-respuesta de varios tipos de materiales para utilizarlos en la generación y medición de movimientos precisos en sistemas electromecánicos en miniatura y en robótica.

En concreto, los estudios se centran en dos tipos de materiales de prometedoras características para aplicaciones de microposicionamiento: aleaciones de memoria de forma (SMA) y aleaciones de memoria de forma magnética o ferromagnética (MSM o FSMA). Todos ellos son materiales nuevos, catalogados como inteligentes por su capacidad de memorizar la forma o por otras propiedades novedosas.

Las aleaciones de memoria de forma son capaces de recordar al tamaño y forma originales aún después de haber sufrido un proceso de deformación. La más común de estas aleaciones se denomina genéricamente nitinol, puesto que se compone de níquel y titanio, prácticamente al 50%. Existe comercialmente y se suele vender en forma de hilos.

Las aleaciones de memoria de forma magnética son materiales ferromagnéticos capaces de soportar grandes transformaciones reversibles en la forma y tamaño, bajo la aplicación de un campo magnético. No existen comercialmente y actualmente sólo se fabrican en laboratorios de investigación.

El grupo ha construido algunos dispositivos de potencial utilidad en robótica ligera empleando dichos materiales de memoria de forma, e investiga nuevas aplicaciones fundamentalmente orientadas a sistemas electromecánicos ligeros o en miniatura.

Prototipos artesanales

El uso de los SMA como actuadores en aplicaciones de baja precisión no es algo especialmente novedoso. Sin embargo, el personal investigador de la UPV/EHU ha desarrollado unos dispositivos experimentales para mejorar radicalmente el control del posicionamiento de dichos actuadores. Gracias a ello, ha construido el prototipo de una garra ligera para un robot flexible de pequeñas dimensiones, capaz de manipular pequeños objetos. Para ello, ha colocado un hilo de nitinol entre dos láminas metálicas elásticas, de tal manera que, si al hilo se le aplica una corriente eléctrica, las láminas se contraen y las garras se cierran del todo, recogiendo los pequeños objetos que encuentren alrededor. En ausencia de dicha corriente, las garras se abren del todo. Sin embargo, el grupo de investigación de la UPV/EHU ha conseguido mejorar el movimiento de abrir y cerrar, llegando a posicionar dicho movimiento con una precisión de incluso una micra. La precisión de una micra puede ser suficiente en muchas aplicaciones, por ejemplo, en máquina herramienta.

Respecto a las aleaciones de memoria de forma magnética o ferromagnética, el personal investigador de la UPV/EHU ha diseñado un dispositivo con el cual ha conseguido posicionar los objetos con una precisión de alrededor de 20 nanómetros. Al tratarse de un dispositivo artesanal y un sistema de control sencillo, los investigadores no dudan en que se pueda mejorar. Además, puede ser un serio candidato para sustituir los dispositivos actuales más precisos, ya que los dispositivos de posicionamiento fabricados con aleaciones de memoria de forma ferromagnética tienen la gran ventaja de que una vez posicionados adecuadamente no consumen energía. El uso de actuadores de FSMA puede llegar a ser muy importante en algunas aplicaciones, por ejemplo, en los telescopios de grandes dimensiones, que poseen cantidad de espejos que tienen que moverse con alta precisión para enfocar adecuadamente.

Todos estos aparatos, de momento artesanales, sirven para probar las características básicas de los materiales en el laboratorio, pero quizás en un futuro puedan llegar a ser prototipos comerciales finales de dispositivos de robótica y de micro y nanoposicionamiento.

HP demuestra un eficiente componente electrónico memristor

HP ha demostrado físicamente algo que sólo era una teoría, con su descubrimiento sería posible por encender un equipo y que directamente sin arrancar apareciera en el mismo estado que cuando se apagó sin haber gastado energía.(DT, AGENCIAS) Conocido como el cuarto elemento del circuito, se ha tratado en los círculos de la ciencia desde hace décadas, pero nunca se ha demostrado hasta ahora, dijo la empresa.El jefe del equipo de HP Stanley Williams, quien describió el avance como “una gran sorpresa“, dijo, “Al proporcionar un modelo matemático para la física de un memristor, HP Labs ha hecho posible que los ingenieros desarrollen diseños de circuito integrado que puede mejorar el rendimiento y la eficiencia energética“.HP dice que Memristor podría eventualmente reemplazar DRAM como la forma más eficaz y avanzada de memoria en uso amplio.

Record de frecuencia en un microrresonador

(NC&T) Ésta es la frecuencia más alta lograda hasta el momento en silicio, con un factor de calidad cercano a 10.000.

El factor de calidad, que es, entre otras cosas, una medida de la cantidad de energía almacenada en un oscilador, normalmente disminuye al aumentar la frecuencia.

El nuevo dispositivo consiste en una barra de silicio puesta a vibrar por un proceso que se denomina "transducción dieléctrica". Un voltaje alterno se aplica a un electrodo separado de la barra por un aislador. Las fuerzas de atracción entre las cargas eléctricas del electrodo y la barra crean vibraciones mecánicas que viajan a lo largo de la barra, de un extremo al otro de ésta, como las ondas de sonido en una flauta o en uno de los tubos de un órgano.

Previamente, los investigadores habían utilizado un espacio de aire como dieléctrico. Sustituyendo este dieléctrico por un sólido se hace más fácil obtener las oscilaciones a frecuencias más altas, pero el dieléctrico sólido amortigua las vibraciones y reduce la eficiencia de transmisión de energía del oscilador.

Dana Weinstein encontró por análisis matemático que la eficiencia podría ser incrementada moviendo las capas del dieléctrico desde los extremos de la barra hacia el medio. Las posiciones ideales están a las dos terceras partes de distancia desde el centro de la barra hacia el extremo. Esas ubicaciones son los puntos de máxima tensión cuando hay vibración.

El dispositivo resultante es una barra de silicio de 8,5 micras de largo, 40 de ancho y 2,5 de grosor, dividida por dos capas del dieléctrico de nitruro de silicio de sólo 15 nanómetros de espesor.

Según los investigadores, el método podría producir resonadores con frecuencias que superen los 10 gigahercios.

Extensómetro para medición de deformación y esfuerzo

SCAIME, especialista francés en captadores de galga extensométrica, lanza al mercado EPSIMETAL, un nuevo extensómetro en miniatura, con una salida de alto nivel (0-5 V) y compensación digital de temperatura.

El acondicionamiento del puente de galga integrado, ajustable digitalmente a través de una conexión RS232, permite obtener una salida de alto nivel y la compensación de la dilatación térmica de cualquier material.

La baja rigidez de EPSIMETAL permite un margen de medida de 1 000 µm/m, con una resolución de al menos 1 µm/m, tanto en tracción como en compresión. Además, gracias a un sistema patentado de tensión previa que compensa los esfuerzos del elemento sensible, la desviación con respecto a cero es nula y la capacidad de repetición es excelente.

Se puede instalar con cuatro tornillos o pegándolo directamente mediante plantillas móviles, las cuales pueden ser mecanizadas o fabricadas según la forma del soporte donde vayan a ser colocadas (por ejemplo, en columnas de diferentes diámetros). Es por lo que EPSIMETAL se puede volver a utilizar cuantas veces se desee.

Algunos ejemplos de aplicaciones son medición de la tensión de una columna en prensas de inyección, control del esfuerzo que se aplica en pinzas de soldadura, control de tensión en estructuras de construcción u obras de arte y peso sobre camiones o remolques.

ADD presenta una solución monochip para comunicaciones PLC de banda estrecha

Advanced Digital Design, S.A., empresa (Fab-less) de capital privado, anuncia el ADD1000AQF128, una solución monochip para ampliaciones de comunicaciones por red eléctrica de banda estrecha (PLC).

El nuevo chip de silicio se caracteriza por implementar un nodo completo PLC y poseer un microcontrolador ADD8051 con funciones adicionales, un circuito Medium Access Control (MAC) cableado y un módem como coprocesador de comunicaciones, realizando tareas de detección de trama y corrección de errores. El circuito MAC actúa como enlace entre el microcontrolador y el módem.

El ADD1000AQF128 también incluye un módem PLC que procesa digitalmente la señal para dotar al sistema de una fiabilidad y una robustez muy superiores a las de cualquier otro dispositivo PLC del mercado

Por lo tanto, este nuevo chip proporciona todo lo necesario para que los OEM creen sistemas PLC robustos, compactos y de bajo coste.

ADD completa su soporte con diversos kits (AMR PLC KIT, PLC STATER KIT, GPRS STARTER KIT y PLC DEMO KIT) y tarjetas de referencia (ADD7232) para la nueva solución monochip.