Aunque los dispositivos robóticos se utilizan en todo, desde líneas de montaje hasta medicina, Los ingenieros tienen dificultades para dar cuenta de la fricción que se produce cuando esos robots agarran objetos, especialmente en entornos húmedos. Los investigadores ahora han descubierto una nueva ley de la física que explica este tipo de fricción, que debería promover una amplia gama de tecnologías robóticas.

"Nuestro trabajo aquí abre la puerta a la creación de dispositivos hápticos y robóticos más fiables y funcionales en aplicaciones como la telecirugía y la fabricación, "dice Lilian Hsiao, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo.

Lo que está en juego es algo llamado fricción de lubricación elastohidrodinámica (EHL), que es la fricción que se produce cuando dos superficies sólidas entran en contacto con una fina capa de fluido entre ellas. Esto incluiría la fricción que se produce cuando frotas las yemas de los dedos, siendo el líquido la fina capa de aceite natural de la piel. Pero también podría aplicarse a una garra robótica que levanta un objeto que ha sido cubierto con aceite, oa un dispositivo quirúrgico que se utiliza dentro del cuerpo humano.

Una razón por la que la fricción es importante es porque nos ayuda a sujetar las cosas sin dejarlas caer.

"Comprender la fricción es intuitivo para los humanos, incluso cuando manipulamos platos con jabón, "Dice Hsiao." Pero es extremadamente difícil tener en cuenta la fricción de EHL cuando se desarrollan materiales que controlan las capacidades de agarre en los robots ".

Desarrollar materiales que ayuden a controlar la fricción EHL, Los ingenieros necesitarían un marco que se pueda aplicar de manera uniforme a una amplia variedad de patrones, materiales y condiciones de funcionamiento dinámicas. Y eso es exactamente lo que han descubierto los investigadores.

"Esta ley se puede utilizar para dar cuenta de la fricción EHL, y se puede aplicar a muchos sistemas blandos diferentes, siempre que las superficies de los objetos tengan un patrón, "Dice Hsiao.

En este contexto, Los patrones de superficie pueden ser cualquier cosa, desde superficies ligeramente elevadas en las puntas de nuestros dedos hasta ranuras en la superficie de una herramienta robótica.

El nuevo principio físico, desarrollado conjuntamente por Hsiao y su estudiante graduado Yunhu Peng, hace uso de cuatro ecuaciones para explicar todas las fuerzas físicas que intervienen en la comprensión de la fricción EHL. En el papel, el equipo de investigación demostró la ley en tres sistemas:dedos humanos; un dedo robótico bioinspirado; y una herramienta llamada triborreómetro, que se utiliza para medir las fuerzas de fricción. Peng es el primer autor del artículo.

"Estos resultados son muy útiles en manos robóticas que tienen controles más matizados para manejar de manera confiable los procesos de fabricación, "Dice Hsiao." Y tiene aplicaciones obvias en el ámbito de la telecirugía, en el que los cirujanos controlan de forma remota dispositivos robóticos para realizar procedimientos quirúrgicos. Vemos esto como un avance fundamental para comprender el tacto y para controlar el tacto en los sistemas sintéticos ".

El papel, "Fricción elastohidrodinámica de dedos robóticos y humanos sobre sustratos suaves con micropatrones, "se publica en Materiales de la naturaleza .