Hoy en día, los to illos son el elemento que mantiene unido al mundo, literalmente. Gracias a ellos, podemos llevar el estilo de vida habitual del siglo XXI y es probable que su papel siga siendo estratégico en un futuro lejano.
nSin embargo, en un mundo donde las técnicas de fabricación están cada vez más automatizadas, existe un problema. La labor de ato illar y desato illar sigue siendo un enorme reto para las máquinas. A los robots les cuesta mucho manipular los to illos y los desto illadores.
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Foto: Las fuerzas axiales en el trabajo durante el ato illado y desato illado resultan ser proporcionales a la fuerza de torsión.
nLa investigadora del Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología de Moscú (Rusia) Dima Mironov está intentando solucionar este problema junto a su equipo. Su objetivo es en automatizar el proceso para las fábricas inteligentes del futuro.
nSu plan es simple. Mediante tecnología háptica, especializada en el sentido del tacto, Mironov y su equipo intentan entender cómo los humanos realizamos estas mismas tareas para construir robots capaces de replicar nuestra técnica. Para ello, su investigación ha descubierto una ley fundamental de ato illar (y desato illar) que podría ayudar a lograr este objetivo.
nLos humanos emplean dos tipos de fuerza diferentes para enroscar y desenroscar un to illo. Primero aplican presión, o fuerza axial, para empujar el to illo hacia su tuerca. Luego aplican una fuerza de giro, o torsión, para girar el to illo. El giro necesario depende de la fricción entre el to illo y el material de la tuerca, y del estado de la rosca.
nUn factor clave en el ato illado consiste en evitar que el desto illador se suelte de la cabeza del to illo. Por eso, Mironov y su equipo están particularmente interesados en estudiar qué hacen los humanos para evitarlo. Los investigadores construyeron un dispositivo capaz de medir la fuerza axial a niveles inferiores a 0,1 newtons y la torsión por debajo de los 0,003 newton-metro.
nDespués, pidieron a 10 hombres y mujeres que ato illaran un pequeño to illo varias veces para medir las fuerzas involucradas. Era el típico to illo que se usa para fabricar smartphones, con una tuerca de tres milímetros y una cabeza de llave Allen o de desto illador de estrella.
nLos resultados demuestran que, para ato illar y desato illar con éxito, los humanos aplicamos una fuerza axial proporcional a la fuerza de torsión. Durante el ato illado, esta fuerza alcanza un máximo al final del proceso, pero el fenómeno se invierte durante el desato illado. Además, las fuerzas demuestran una cierta periodicidad, provocada por el cambio de agarre que se produce al girar la mano y volver a enganchar el to illo. Así que los investigadores solo han analizado la fuera máxima en cara giro.
nGracias a este trabajo, el equipo ha descubierto un patrón universal para las que se utilizan para ato illar y desato illar. "Los resultados demuestran que las personas aplican una fuerza axial a los to illos para evitar el deslizamiento del desto illador, y esta fuerza axial es proporcional a la fuerza de torsión necesaria para ato illar", dicen Mironov y sus colaboradores.
nEl equipo también descubrió que la fuerza requerida depende del tipo de cabeza del to illo: los to illos de estrella requieren una fuerza axial significativamente mayor para no soltarse del desto illador que los to illos de llave Allen. Así que, dada la misma fuerza axial, los to illos de estrella tienen menos probabilidades de deslizarse que los de cabeza de llave Allen.
nFinalmente, los investigadores programaron un robot para que recreara el mismo patrón de fuerzas. Este robot está equipado con un desto illador, una pinza para sujetar el to illo y tecnología de visión artificial para ubicar el to illo en la tuerca. Después, midieron las fuerzas mientras el robot hacía su trabajo, centrándose en los deslizamientos, que se presentan como una caída repentina de las fuerzas. Cuando detecta un deslizamiento, el robot aumenta la fuerza axial y continúa.
nEl robot funcionó bien. "Los resultados del desato illado robótico concuerdan con los resultados de los experimentos humanos y demuestran la universalidad de las condiciones de un desato illado exitoso", afirma la investigación.
nEstos investigadores son parte de un equipo especializado en construir robots que desmontan dispositivos electrónicos (como smartphones) para su posterior reciclaje. El proyecto se llama Recybot, y su objetivo consiste en crear un sistema robótico inteligente de alta velocidad para desmontar componentes electrónicos.
nEs un desafío considerable, y uno de sus mayores retos es precisamente el de automatizar el proceso de desato illado. Por lo menos, el equipo ya tiene esto bajo control. De hecho, su tecnología se podría aplicar en distintos tipos de fábricas inteligentes en las que se realizan tareas de montaje y ensamblaje.
nEl humilde to illo parece que seguirá teniendo un papel clave en nuestro futuro, igual que lo ha tenido en el pasado.
nRef: arxiv.org/abs/1801.10386: Haptics of Screwing and Unscrewing for Its Application in Smart Factories for Disassembly.
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