Brazo mecánico

Los investigadores han clasificado el brazo robótico según sus aplicaciones industriales, médicas y tecnológicas, entre otras. Fue presentado por primera vez a finales de la década de 1930 por William Pollard y Harold A. Roseland, quienes desarrollaron un "pulverizador" con aproximadamente cinco grados de libertad y un sistema de control eléctrico. El invento de Pollard se denominó "aparato de control de primera posición". Si bien William Pollard nunca diseñó ni construyó su brazo, este sirvió de base para otros inventores posteriores. ^{[ 3 ]}

En 1961 se inventó el Unimate , que evolucionó hasta convertirse en el brazo PUMA. En 1963 se diseñó el brazo Rancho, junto con muchos otros en el futuro. Aunque Joseph Engelberger comercializó el Unimate, George Devol inventó el brazo robótico. Se centró en el uso del Unimate para tareas peligrosas para los humanos. En 1959, se instaló un prototipo de Unimate de 2700 libras en la planta de fundición a presión de General Motors en Trenton, Nueva Jersey. La serie Unimate 1900 se convirtió en el primer brazo robótico producido para fundición a presión . En un período muy corto, se produjeron al menos 450 brazos robóticos que estaban en uso. Sigue siendo una de las contribuciones más significativas de los últimos cien años. Con el paso de los años, la tecnología evolucionó, ayudando a construir mejores brazos robóticos. No solo las empresas inventaron diferentes brazos robóticos, sino también las universidades. En 1969, Victor Scheinman, de la Universidad de Stanford , inventó el brazo robótico de Stanford , que contaba con brazos accionados electrónicamente capaces de moverse en seis ejes. Marvin Minsky , del MIT, construyó un brazo robótico para la Oficina de Investigación Naval , posiblemente para exploraciones submarinas. Este brazo, de alta destreza y accionamiento electrohidráulico, tenía doce articulaciones de un grado de libertad. Los robots se crearon inicialmente para realizar una serie de tareas que los humanos consideraban aburridas, perjudiciales y tediosas. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Sin el brazo mecánico, la producción de automóviles sería extremadamente difícil. Este problema se resolvió por primera vez en 1962, cuando se utilizó el primer brazo mecánico en una fábrica de General Motors. Gracias a este brazo mecánico, también conocido como robot industrial , los ingenieros pudieron realizar tareas de soldadura complejas. Además, la eliminación de piezas fundidas a presión fue otro paso importante para mejorar las capacidades del brazo mecánico. Con esta tecnología, los ingenieros pudieron eliminar fácilmente el metal sobrante debajo de las cavidades de los moldes. A raíz de estos usos, la soldadura comenzó a popularizarse cada vez más en los brazos mecánicos. ^{[ 5 ]}

En 1979, la empresa Nachi perfeccionó el primer robot motorizado para realizar soldadura por puntos . La soldadura por puntos es un proceso muy importante que se utiliza en la fabricación de automóviles para unir superficies separadas. Pronto, otros fabricantes de automóviles comenzaron a utilizar brazos mecánicos. ^{[ 7 ]}

A medida que se realizaban mejoras constantes, la Universidad Nacional de Singapur (NUS) decidió ir aún más allá inventando un brazo mecánico capaz de levantar hasta 80 veces su peso original. Este brazo no solo aumentó su fuerza de elevación, sino que también pudo extenderse hasta cinco veces su longitud original. Estos avances se presentaron por primera vez en 2012 y las empresas automovilísticas pueden beneficiarse enormemente de este nuevo conocimiento científico. ^{[ 7 ]}

Los brazos quirúrgicos se utilizaron por primera vez en 1985 durante una biopsia neuroquirúrgica. En 1990, la FDA autorizó los procedimientos quirúrgicos endoscópicos mediante el sistema AESOP (Automated Educational Substitute Operator). Sin embargo, esta no fue la única mejora introducida por la FDA. Si bien el sistema AESOP era principalmente un sistema de control de movimiento computarizado, el primer sistema quirúrgico robótico surgió en el año 2000, cuando el sistema quirúrgico da Vinci se convirtió en el primer sistema de cirugía robótica aprobado por la FDA.

Las prótesis pueden no parecer brazos mecánicos, pero lo son. Utilizan bisagras y un arnés de cables para permitir que una persona con discapacidad realice funciones cotidianas. Se han comenzado a crear brazos que imitan la estructura de un brazo humano y, aunque parezcan un brazo metálico esquelético, se mueven como un brazo y una mano normales. Este brazo fue creado por la Universidad Johns Hopkins en 2015. Tiene 26 articulaciones (muchas más que los brazos antiguos y obsoletos) y es capaz de levantar hasta 20 kg. Este brazo cuenta con 100 sensores conectados a la mente humana. Estos sensores permiten a la persona mover el brazo como si fuera una extensión de su propio cuerpo. Quienes han usado esta nueva prótesis afirman haber podido sentir su textura, lo que convierte a las prótesis en una parte fundamental de la categoría de brazos mecánicos. ^{[ 7 ]}

En el espacio, la NASA utilizó un brazo mecánico para realizar nuevos descubrimientos planetarios. Uno de estos descubrimientos se logró enviando un rover a otro planeta y recolectando muestras. Con un rover, la NASA puede mantenerlo en el planeta designado y explorarlo a su antojo. Los brazos mecánicos también se acoplan a las naves que funcionan como estaciones satelitales en la atmósfera terrestre, ya que ayudan a recoger escombros que podrían dañar otros satélites. Además, protegen a los astronautas cuando deben reparar la nave o el satélite. Sin embargo, el espacio no es el único lugar donde se utilizan los rovers con brazos mecánicos. Incluso el equipo SWAT y otras fuerzas especiales los emplean para entrar en edificios o zonas peligrosas con el fin de desactivar o colocar bombas, o reparar vehículos. ^{[ 8 ]}

Cada día, una persona puede usar algún tipo de brazo mecánico. Muchos brazos mecánicos se utilizan para tareas muy comunes, como alcanzar objetos fuera del alcance con una pinza. Un sencillo sistema de tres articulaciones comprime y libera el movimiento, lo que provoca que la pinza se cierre y finalmente agarre el objeto deseado. Incluso objetos que pueden parecer muy simples, como unas pinzas, pueden clasificarse como brazos mecánicos. ^{[ 9 ]}

La Universidad Nacional de Singapur está desarrollando tejido muscular artificial para su uso en brazos mecánicos que ayudarán a transportar cargas pesadas, capaces de soportar y levantar hasta 500 veces su propio peso. Cuanto más músculo se incorpore al brazo mecánico, mayor será su fuerza de elevación. Entre las posibles aplicaciones se incluyen la construcción y otros sectores que requieren el transporte de cargas pesadas, permitiendo a las personas transportar de forma segura lo que de otro modo requeriría varias personas o equipos más pesados. ^{[ 10 ]}

En la actualidad, los brazos mecánicos, con la ayuda de un chip conectado a la médula espinal , permiten a una persona mover el brazo. Dado que los sensores pueden programarse para tener una mayor sensibilidad a cualquier cosa que toquen, las personas con brazos protésicos también podrán sentir el objeto que tocan. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Los avances modernos en la ingeniería de brazos mecánicos se centran en ampliar las capacidades de las prótesis y los equipos industriales. Con frecuencia, se desarrollan diseños avanzados para realizar tareas precisas, repetitivas o de alta carga que superan las limitaciones anatómicas humanas.