Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) han desarrollado un actuador hidráulico que permitirá que robots resistentes operen en sitios de desastre y otros entornos hostiles. La Corporación Tokyo Tech Venture H-MUSCLE se estableció para buscar aplicaciones para el actuador, y el envío de muestras de productos comenzará en febrero de 2019.

La mayoría de los robots actuales funcionan con motores eléctricos, pero actuadores hidráulicos, con su alto rendimiento y resistencia al impacto, sería adecuado para robots que operan en entornos hostiles. Sin embargo, los actuadores hidráulicos típicos están desarrollados para maquinaria industrial, como palas eléctricas, y son demasiado grandes y pesados ​​para ser utilizados en robots; tampoco pueden proporcionar un movimiento suave o un control de la fuerza.

El profesor de la Escuela de Ingeniería de Tokio, Koichi Suzumori, y sus colegas desarrollaron un actuador hidráulico para resolver estos problemas. El actuador ofrece una potencia y una resistencia a los golpes mucho mayores en comparación con los motores eléctricos convencionales. También otorga un tamaño más pequeño, mayor rendimiento (relación fuerza-masa), y un control más suave en comparación con los actuadores hidráulicos convencionales. Proporcionando alta potencia, durabilidad, y excelente control, El actuador permitirá a los robots operar en los entornos más duros y realizar trabajos duros con un toque suave.

Este actuador hidráulico es el resultado del Tough Robotics Challenge, organizado por el Programa Impulsando el Cambio de Paradigma a través de Tecnologías Disruptivas (ImPACT) de la Oficina del Gabinete de Japón. Tokyo Tech; JPN Co., Limitado.; Bridgestone Corporation; y KYB Corporation; junto con otras universidades y empresas relacionadas con equipos hidráulicos, han participado en el desarrollo del actuador hidráulico para robots resistentes desde 2014. Para promover la adopción de la tecnología, H-MUSCLE enviará muestras de sus cilindros hidráulicos y motores hidráulicos a los fabricantes nacionales, ampliar su línea de actuadores para la venta futura, y explorar otras aplicaciones.

Fondo

El Desafío de Robótica Tough ImPACT (2014-2018, Director de programa:Satoshi Tadokoro, Profesor, Tohoku University) ha realizado una investigación con el objetivo de crear robots para operaciones difíciles, incluso en sitios de desastres extremos. Como parte de este proyecto, actuadores hidráulicos específicamente para robots y su aplicación robótica se estableció como tema de investigación. Koichi Suzumori (robótica, ingeniería de actuadores) en Tokyo Tech fue el líder del grupo con participantes Tokyo Tech; Universidad de Okayama; Universidad de Ritsumeikan, JPN Co., Limitado.; Bridgestone Corporation; y KYB Corporation. Con la cooperación de muchas otras empresas con tecnologías altamente especializadas, lograron desarrollar un actuador para robots hidráulicos que es pequeño, ligero, alto rendimiento, y deslizamiento suave, algo que no está disponible en productos existentes.

Méritos de lo pequeño, ligero, actuadores de deslizamiento suave

El nuevo actuador hidráulico ofrece los siguientes avances sobre los actuadores hidráulicos existentes.

1. Talla pequeña. Los estándares industriales japoneses (JIS) especifican solo cilindros con un diámetro interno de 35 mm o más. Sin embargo, los robots requieren cilindros más pequeños. H-MUSCLE ha desarrollado cilindros con un diámetro interno de 20 a 30 mm en colaboración con JPN Co., Limitado.
2. Alta relación fuerza-masa. "Fuerza" es la fuerza axial generada, y "masa" es el peso del propio cilindro. Los robots requieren una relación fuerza-masa más alta que la maquinaria industrial estacionaria general. Aunque la figura es solo una muestra representativa, Los cilindros H-MUSCLE pueden producir un valor abrumadoramente más alto. Esto fue posible gracias a (1) una presión de accionamiento de 35 MPa, (2) aleaciones de titanio y magnesio, y (3) diseño inventivo.
3. Deslizamiento suave. Este cilindro funciona a una presión notablemente más baja que la de los cilindros JIS normales. Los cilindros y motores hidráulicos convencionales tienen sellos rígidos entre el pistón y el cilindro para sellar el fluido, y la gran fricción de esto impidió movimientos suaves y el control de la fuerza. Con juntas de baja fricción y diseño innovador, esta investigación realizó baja fricción, alrededor de una décima parte de los productos convencionales. Esto aborda la dificultad en el movimiento preciso y el control de la fuerza que se encuentran con los robots hidráulicos convencionales.

ImPACT ha construido varios prototipos de robots resistentes para probar aplicaciones potenciales para el actuador hidráulico.