El becario pionero de ETH, Marcel Schuck, está desarrollando una pinza robótica que puede manipular objetos pequeños y frágiles sin tocarlos. La tecnología se basa en ondas sonoras.

La pequeña instalación que Marcel Schuck ha montado en su mesa de trabajo recuerda a una lección de física escolar:un arreglo, que comprende dos semiesferas y se asemeja a un par de auriculares, está conectado a una placa de circuito que lleva microchips. Está usando el ensamblaje para demostrar un efecto físico. Una pequeña esfera se cierne entre las dos semiesferas, sostenido por ondas de ultrasonido. "Este fenómeno se conoce como levitación acústica, "explica el científico.

Como parte de su beca ETH Pioneer, El ex estudiante de doctorado de ETH está desarrollando actualmente un método que permite levantar y manipular objetos pequeños por completo sin tocarlos. Esto es particularmente relevante en situaciones en las que el daño a componentes pequeños cuesta dinero, como en la industria relojera o de semiconductores.

Las pinzas robóticas convencionales son propensas a dañar objetos frágiles. Para contrarrestar esto, suave, Se pueden utilizar pinzas de goma. Aunque estos no causan daño, se contaminan fácilmente, como una goma de borrar bien usada. Adicionalmente, estas pinzas robóticas blandas solo ofrecen una precisión de posicionamiento limitada.

Agarrar sin tocar:ese es el principio detrás del proyecto de Schuck, "Robótica sin contacto". La tecnología se basa en un efecto que se ha explotado durante más de 80 años y se utilizó por primera vez en la exploración espacial. Las ondas de ultrasonido generan un campo de presión que los humanos no pueden ver ni oír. Los puntos de presión se crean cuando las ondas acústicas se superponen entre sí, y los objetos pequeños pueden quedar atrapados dentro de estos puntos. Como resultado, parecen flotar libremente en el aire, en una trampa acústica.

Beneficios económicos

La instalación en su laboratorio es el prototipo del producto que Schuck quiere desarrollar:un robot pinza controlado electrónicamente mediante ultrasonidos. El científico de 31 años ha instalado numerosos altavoces pequeños en las dos semiesferas, creado con una impresora 3D. El software asociado permite a Schuck controlar los altavoces de manera que los puntos de presión se puedan mover. El objetivo es cambiar su posición en tiempo real sin que el objeto suspendido caiga al suelo. Este aspecto en particular está siendo investigado por el estudiante de doctorado de ETH Marc Röthlisberger, que comparte laboratorio en el Technopark Zurich con Schuck y Christian Burkard, estudiante de maestría.

Solo usando la tecnología existente, los científicos pueden mover varios objetos pequeños a través del espacio. El software ajusta la pinza a la forma del objeto a levantar, y un brazo robótico transporta el objeto al destino objetivo.

El principio de agarrar sin tocar también tiene un beneficio económico:cuando se trabaja con un robot convencional, se requiere una pinza diferente para casi todas las formas nuevas. La pinza acústica elimina la necesidad de un extenso juego de pinzas caras de alta precisión. Ni siquiera es necesario que el brazo del robot sea extremadamente preciso:"El posicionamiento exacto está determinado por las ondas acústicas controladas por el software, "Explica Schuck.

Inicialmente, Schuck quiere utilizar los fondos de su beca ETH Pioneer Fellowship para determinar cómo se implementan las pinzas robóticas en la práctica. "El objetivo principal es explorar los posibles campos de aplicación y abrir puertas dentro de la industria, ", Dice Schuck. Es probable que la innovación sea de interés para la industria relojera, donde la micromecánica de alta precisión es esencial para el manejo de costosos componentes diminutos. "Ruedas dentadas, por ejemplo, se recubren primero con lubricante, y luego se mide el espesor de esta capa lubricante. Incluso el toque más leve podría dañar la delgada película de lubricante ". La producción de microchips podría ser otro mercado atractivo para la tecnología de Schuck.

Schuck está usando algunos de los 150, 000 francos suizos de la beca para crear una especie de "kit de desarrollo" para clientes potenciales. Contiene una pinza de robot, software de control, e instrucciones. Schuck enfatiza que todavía no sabe cómo se verá el producto final. "Eso depende de los comentarios que reciba de la industria". Espera encontrar algunas partes interesadas que colaborarán con él en el desarrollo posterior de la pinza acústica. Por un lado, esto debería ayudar a satisfacer las necesidades del mercado existente. Por otra parte, Schuck está interesado en que la tecnología funcione no solo en el laboratorio, pero en el mundo real. Si puede manejar esto para la primavera de 2021, Schuck cree que debería poder establecer una nueva empresa basada en su ingeniosa idea empresarial.