FuVe-E: Robótica acuática y aérea

Antaño ciencia-ficción, hoy realidad, los robots progresan día tras día, y la figura del robotista cobra cada vez más fuerza. La Asociación FuVe-E (Future Vehicles and Entrepreneurs), es un magnífico ejemplo de lo que puede lograr un grupo de personas impulsadas por su vocación científica y su capacidad de aunar esfuerzos hacia una meta tecnológica común. Los robots de FuVe-E incorporan ideas vanguardistas de diseño, y un enfoque ingenioso para superar los desafíos tecnológicos inherentes al progreso en el campo de la robótica.

Nacida en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales de la Universidad Politécnica de Madrid, España, la FuVe-E es un grupo de estudiantes que se ha extendido a diversas universidades y a diversas disciplinas, incluyendo ingeniería naval, aeronáutica, electrónica, computación telecomunicaciones, y otras. Pretenden diseñar y hacer realidad proyectos tecnológicos innovadores con utilidad práctica, y están despertando un gran interés en el campo de la robótica.

El terreno inicial de su actividad se ha enmarcado dentro de las competiciones internacionales de robótica, en las que diferentes equipos compiten unos contra otros mediante sus respectivos robots para lograr alcanzar un objetivo.

El primer gran proyecto de FuVe-E fue el robot submarino "Isaac Peral y Caballero", con el que la asociación alcanzó en 2012 las semifinales en su primer año de participación en la competición internacional RoboSub. RoboSub 2012 reunió a numerosos y muy preparados equipos de robotistas, de países como Estados Unidos, Japón, Canadá, Suecia, China y Rusia, y provenientes de instituciones de renombre como la Universidad de Cornell, la Estatal de Carolina del Norte, la de Florida, la Estatal de Washington, la del Sur de California, el Instituto Politécnico de Virginia (Virginia Tech), y otras entidades.

El robot submarino "Isaac Peral y Caballero".

El sistema de propulsión del robot submarino "Isaac Peral y Caballero" es a chorro, con cuatro bombas que toman agua de la parte inferior del submarino, y una caja de válvulas que redistribuye los chorros de agua propulsando así al robot. El "Isaac Peral y Caballero" fue el primer robot que participó en la RoboSub utilizando un sistema de propulsión a chorro. Este diseño causó gran expectación en dicha competición y demostró ser un sistema viable.

Un nuevo prototipo del "Isaac Peral y Caballero" se presentará en la edición de 2013 de la competición RoboSub. Este nuevo prototipo sigue las líneas maestras de diseño del anterior, como por ejemplo la propulsión, que seguirá siendo a chorro, pero incorpora importantes novedades y mejoras, con el objetivo de permitirle realizar todas las pruebas del torneo y llevarle a competir en la final.

El robot autogiro "Juan de la Cierva".

Además, la FuVe-E ha abordado el diseño de otro robot, en este caso volador, que participará en la competición SUAS (Student Unmanned Aerial Systems), que tendrá lugar en la base de Patuxent River, Maryland, Estados Unidos, en junio de 2013. La competición la organizan la Oficina de Investigación Naval de la Marina Estadounidense, y la AUVSI (Association for unmanned Vehicle Systems International), una organización que, con más de 6.000 miembros representando a más de 2.200 compañías de 55 naciones, es la organización sin ánimo de lucro más grande del mundo dedicada exclusivamente a fomentar el progreso en el campo de los sistemas no tripulados.

En la competición SUAS, la FuVe-E presentará un robot autogiro que sus creadores han bautizado como "Juan de la Cierva" en honor al inventor del autogiro. En este nuevo reto, el equipo de la FuVe-E será el primero que presenta un autogiro como vehículo aéreo no tripulado para esta dura competición internacional, y será también el primer equipo europeo en participar en dicho evento.

Cámara para captar imágenes tridimensionales a un kilómetro de distancia

 

Una cámara estándar capta imágenes 2D, o sea planas. Para obtener información 3D, como por ejemplo la distancia hasta un objeto lejano, se puede hacer rebotar un haz láser contra el objeto y medir cuánto tarda la luz en regresar hasta el detector del sistema proyector. La técnica, llamada ToF, por las siglas de la expresión inglesa "Time of Flight", ya se usa en sistemas de visión para robots, y en otras aplicaciones, pero muchos sistemas ToF actuales tienen un alcance relativamente corto y les resulta difícil obtener imágenes 3D de objetos que no reflejan bien la luz láser.

La situación puede que haya cambiado ahora, pues un equipo de físicos en Escocia ha superado estas limitaciones. Así lo demuestran los resultados de su investigación, presentados públicamente a través de la revista académica Optics Express.

El equipo de Gerald Buller y Aongus McCarthy, de la Universidad Heriot-Watt en Edimburgo, Escocia, ha ideado un sistema ToF que puede adquirir información 3D de alta resolución sobre objetos para los que suele ser difícil obtener información 3D, y hasta una distancia máxima de un kilómetro.

 

 

 

 

El nuevo sistema trabaja barriendo con rapidez mediante un haz de láser infrarrojo de baja potencia el espacio que se desea escanear. Luego registra, píxel por píxel, el tiempo de ida y vuelta de los fotones en el haz según rebotan contra el objeto u objetos que ocupan ese espacio y retornan a la fuente. El sistema puede determinar la profundidad a escala milimétrica, incluso a distancias grandes, usando un detector capaz de "contar" fotones individuales.

Aunque otras estrategias pueden proporcionar una gran resolución de profundidad, la capacidad del nuevo sistema para obtener imágenes 3D de objetos, tales como prendas de vestir, que no reflejan con facilidad los pulsos láser, hace que sea útil en una amplia variedad de situaciones al aire libre.

 

 

 

 

 

 



Nuevas células solares basadas en grafeno y óxido de estaño e indio

Investigadores del MIT desarrollan un nuevo uso del grafeno recubierto con nanohilos

Investigadores del MIT han producido un nuevo tipo de células fotovoltaicas basadas en capas de grafeno flexible recubiertas con nanohilos. La investigación podría generar células solares de bajo precio, flexibles y transparentes que podrían ser utilizadas en, por ejemplo, ventanas, tejados u otras superficies expuestas a radiación solar. Este tipo de células solares se engloban en el grupo de las thin films.

Las células solares con alto rendimiento de hoy día están hechas en base silicio, por lo que continúan siendo bastante caras puesto que el silicio se fabrica con una altísima pureza y se procesa para lograr monocristales de muy bajo espesor. Por esta razón se buscan alternativas como células solares basadas en nanoestructuras o híbridas; un ejemplo es el ITO, óxido de indio y estaño, usado en la fabricación de células solares como electrodo transparente.

 “El ITO  es el perfecto material para la fabricación de electrodos transparentes”, es lo que sugiere Gradečak ; como en las pantallas táctiles de los Smartphone. Pero el indio es un material de alto coste mientras que el grafeno se constituye de carbono. La alternativa que propone Gradečak debe ser de bajo coste y generar nuevas ventajas incluyendo flexibilidad, bajo peso y buenas propiedades químicas y mecánicas.

Construir semiconductores directamente en una capa limpia de grafeno sin perjudicar su conductividad eléctrica y propiedades estructurales ha sido la meta a seguir debido a la estructura estable del grafeno. En el equipo de investigación han utilizado recubrimientos de polímeros P3HT para modificar sus propiedades, permitiéndoles utilizar una capa de nanohilos de óxido de estaño e indio para generar un material que responda a ondas de luz.

Los investigadores aseguran que a pesar de las modificaciones causadas por los recubrimientos, las propiedades del grafeno se mantienen intactas, dotando al material de numerosas ventajas como material híbrido. Se ha demostrado que los dispositivos de base grafeno se pueden comparar en cuanto a eficiencia a los realizados en ITO. Además, a diferencia de los semiconductores crecidos a alta temperatura, la solución basada en deposición de nanohilos de óxido de estaño e indio sobre grafeno, se puede llevar a cabo a temperaturas inferiores a 175°C. El proceso de fabricación a gran escala se realiza mediante un proceso de sintetizado por CVD (deposición química en fase vapor) donde los polímeros cubren al grafeno en capas. Los investigadores afirman que el tamaño no es un factor que limite el proceso y el grafeno puede fabricarse en forma plástica o cristalizada.

Ésta producción a gran escala no ha sido probada por el momento, siendo media pulgada el máximo tamaño producido pero los investigadores no creen que la gran escala sea el problema del proceso, llegando a afirmar que en un par de años se podrían encontrar dispositivos en el mercado basados en este tipo de tecnología. Por otro lado, son varias las voces que se alzan para poner un cortapisas a este nuevo material, alegando que los posibles avances están todavía en el aire y queda un largo camino para encontrar una calidad adecuada que garantice el logro de este material; todo ello sin menospreciar las aplicaciones logradas por este grupo de investigadores.

La imagen muestra la estructura de capas del nuevo elemento, comenzando con una capa flexible de grafeno. Una capa de polímero lo recubre y posteriormente una capa de nanohilos; finalmente, una capa de un material que pueda atrapar la energía solar como por ejemplo puntos cuánticos o un material de base polimérica.

Concept Laser presenta Mlab cusing R, su nuevo equipo de producción aditiva para aplicaciones de titanio

Producción aditiva con metales para la tecnología dental y médica

Concept Laser —perteneciente a Grupo Hofmann al igual que Hofmann Innovation Ibérica, representante de Concept Laser en España— amplía su gama de productos con un nuevo y flexible modelo de pequeño formato que lleva el sufijo ‘R’ para las aplicaciones de titanio. El nuevo Mlab cusing R ha sido diseñado para economizar la producción de los delicados productos dentales, implantes e instrumentos médicos fabricados con titanio.ç

Los compactos equipos de la familia Mlab cusing permiten a sus usuarios iniciarse en la ‘categoría mosca’ de la producción aditiva con metales. Desde que fueran lanzados a principios de 2011, los equipos Mlab cusing han abierto el segmento de los componentes pequeños y delicados desde una perspectiva económica. El nuevo Mlab cusing R ahora amplía la gama de materiales que puede procesar, e incluye el titanio y sus aleaciones. El aspecto más destacado del diseño de Mlab cusing R es su ‘principio de cajón’, con una caja de guantes para la manipulación segura del material. El principio de cajón patentado de Concept Laser permite cambiar rápidamente de material sin riesgo de contaminación del polvo.

Calidad sin concesiones

El método generativo contribuye considerablemente a la mejora de la calidad. Los riesgos propios del método de fundido, como la formación de cavidades, los descartes y las reelaboraciones, ya son cosa del pasado. Mlab cusing aúna un alto grado de libertad de geometría, calidad y mayor densidad del material. La fusión de metales con láser es además un método muy innovador, sobre todo desde el punto de vista del tiempo: a diferencia del método de fundido tradicional, ofrece la ventaja de que el proceso de producción generativo y totalmente automático puede ejecutarse sin supervisión y durante la noche. Los pedidos se pueden procesar y entregar al cliente al día siguiente; en definitiva, la producción aditiva ofrece un alto grado de calidad constante y plazos de entrega cortos: buenos resultados una y otra vez.
Una ventaja de serie: el principio de cajón permite cambiar rápidamente de material. El diseño de Mlab cusing R lo hace especialmente idóneo para la producción de componentes de titanio con estructuras delicadas. Ofrece un acabado impecable, alta calidad superficial y una estructura perfecta en las aplicaciones que más lo requieren. Las dimensiones de Mlab cusing son extremadamente compactas (705 x 1.848 x 1.220 mm), y la unidad sólo pesa 500 kilos.
Gracias al principio de cajón, basta con tirar del módulo de producción para extraerlo de la caja de guantes. A continuación, la caja de guantes se llena de argón para inertizar la cámara, un paso indispensable para procesar el titanio de forma segura. El operario accede a la cámara de producción a través de los guantes de la caja para llevar a cabo el proceso de carga o para retirar los componentes. Una vez concluido el proceso, el módulo de producción se vuelve a introducir en el equipo, y por último se desacopla la caja de guantes. El sistema de cajón retráctil resulta extremadamente sencillo de utilizar. Incluye la cámara de producción con cámara de dosificación, y el recipiente de almacenamiento. Este sistema se encuentra disponible con tres versiones de envoltura de producción distintas: 50 x 50, 70 x 70 y 90 x 90 mm (la altura de la envoltura de producción siempre es de 80 mm). El principio de cajón permite emplear distintas envolturas de producción en un mismo equipo. El usuario puede intercambiar los cajones fácilmente, por lo que disfruta de una gran flexibilidad. Esto resulta especialmente ventajoso para el procesamiento de aleaciones de metales preciosos, ya que su elevado precio hace aconsejable el uso de una envoltura de producción de menor tamaño. Además es muy fácil retirar los cajones para almacenar los materiales. La estructura del componente en un sistema cerrado impide que el polvo se contamine con oxígeno. El diseño de Mlab cusing R cumple las directivas ATEX de procesamiento seguro de materiales reactivos como el titanio o sus aleaciones.

  Aplicación dental fabricada con rematitan CL de Dentaurum. Una característica especialmente sorprendente es la elevada densidad del material, que con cargas mecánicas extremas ofrece ventajas con respecto a los componentes de fundición convencionales en las aplicaciones dentales. Imagen de Concept Laser.

El alma de la máquina: el láser

El potente y robusto láser de fibra de 100 W funciona con un diámetro de proyección de menos de 25 µm, por lo que puede reproducir calidades superficiales extremas y estructuras complejas y delicadas.
LaserCUSING en formato XS para titanio y aleaciones de este metal: Mlab cusing R permite procesar una variedad de materiales en constante aumento que incluye: oro, aleaciones de plata, bronce, aleaciones cromo-cobalto, y acero inoxidable. Ahora el equipo también puede procesar el titanio y sus aleaciones, como el rematitan CL de Dentaurum, CL41TI ELI (Ti6Al4V) o el titanio puro. Esta creciente variedad de opciones hace este equipo interesante para varios sectores industriales y sus aplicaciones específicas.

Implante de cadera. La producción aditiva con metales también permite utilizar estructuras biónicas en la tecnología de implantes. De este modo, los implantes se puede fabricar con una estructura porosa. Esto implica la integración en el componente de estructuras celulares que favorecen el crecimiento en el tejido óseo (fuente: Fraunhofer IWU).

Biónica incluida: LaserCUSING, siempre orientado a la tecnología dental y médica

El nuevo Mlab cusing R también amplía la gama de materiales que puede procesar para incluir el titanio y sus aleaciones, como el rematitan CL de Dentaurum. Una característica especialmente sorprendente es la elevada densidad del material, que con cargas mecánicas extremas ofrece ventajas con respecto a los componentes de fundición convencionales en las aplicaciones dentales. No obstante, la fusión con láser también permite utilizar estructuras biónicas en la tecnología de implantes. De este modo, los implantes se puede fabricar con una estructura porosa. Como parte de este proceso, en el componente se integran estructuras celulares que favorecen el crecimiento en el tejido óseo. Estas estructuras superficiales macroporosas que mejoran el nivel de crecimiento en el tejido óseo se pueden utilizar en implantes de cadera, por ejemplo. En este campo de aplicación es posible tener en cuenta características geométricas específicas y distintivas que permitan nuevas funciones o una integración funcional. Dependiendo de los requisitos, el volumen del implante se puede adaptar al del tejido óseo para garantizar su eficacia durante mucho tiempo. Naturalmente, también existen equipos de mayor tamaño, como M2 cusing de Concept Laser, para producir componentes más grandes.

  Componente (fórceps) en una placa de producción (90 x 90 mm) que forma parte de un instrumento quirúrgico. Imagen de Concept Laser.

Mayor potencial de valor añadido

Para el que desee abandonar los métodos convencionales de producción de implantes dentales o médicos, e instrumentos o componentes médicos delicados y complejos, basados en el fresado o la fundición, Mlab cusing de Concept Laser ofrece nuevas opciones en cuanto a costes y productividad. Tan solo hay que separar el componente fabricado de forma generativa de la placa de producción, retirar la geometría de soporte, y listo. El potencial de valor añadido de LaserCUSING está ampliando nuevos horizontes: ahora también en formato XS para principiantes.

  LaserCUSING también permite utilizar estructuras biónicas en la tecnología de implantes (acetábulo con estructura de poro abierto). Imagen de Concept Laser.

Watch the video below the Concept Laser MLab 3D Metal printing:

La fabricación se reinventa en la era del Internet de las cosas

 

 

Poder fabricar un sofá que sea capaz de mandar automáticamente un mensaje a Twitter cuando nos sentemos en él, crear los juguetes de nuestros niños o cualquier tipo de objeto como una cucharilla de café. Hasta ahora estas tres cosas, por poner un ejemplo, serían algo impensable de realizar desde nuestra propia pequeña empresa o incluso desde nuestro hogar. No obstante, la tecnología avanza tan rápido que ya es una realidad para algunas startups y, quizás dentro de tres o cuatro años, no mucho más, llegue también a nuestras casas.

           

Hablamos en definitiva de la posibilidad de fabricar objetos nosotros mismos y de dotarles de inteligencia y conexión como parte de la ola llamada el Internet de las cosas, una tendencia que ha llegado para quedarse. Al menos en ello confían desde el Laboratorio de Internet de las cosas que tiene Telefónica I+D en Madrid, que ha abierto por unas horas sus puertas a algunos periodistas para explicarles sus avances en este ámbito y los principales proyectos en los que están trabajando.

Nuevas formas de construir objetos

          Como explica Salvador Pérez, gerente de Divulgación Tecnológica de Telefónica I+D, ”hemos identificado una nueva tendencia: la reinvención de la fabricación“. Esta tendencia que tiene dos connotaciones, según el experto. Por un lado, la digitalización de la producción, es decir, la evolución que se está dando hacia una nueva forma de fabricar que conlleva la intensificación del uso de la robótica y los procesos digitales, “algo que agiliza enormemente la producción y que está haciendo que países que antes fabricaban y que luego externalizaron el proceso, como los Estados Unidos, vuelvan a abordar esta actividad”. Y, por otro lado, la popularización de tecnologías que antes existían pero que ahora, gracias a su evolución, pueden usar más gente. “Antes, por ejemplo, era impensable que nadie pudiera fabricar algo en su casa, ya que era imposible tener una fresadora –explica Pérez–, pero en la actualidad hay máquinas relativamente baratas que permiten fabricar desde el hogar, como las impresoras 3D“.

            

¿Qué permitirá esta revolución? A las startups les brindará la posibilidad de hacer un prototipado rápido de productos, “de hecho ya estamos trabajando con varias startups de Wayra en este aspecto”, indica Pérez. Gracias a ello este tipo de empresas podrán hacer hardware, algo antes complejo por su elevado coste. En cuanto al usuario final, éste podrá fabricar sus propios productos de forma más generalizada en un plazo de tres o cuatro años, “en función del precio y la facilidad de uso de las máquinas, ya que no es lo mismo usar un programa ofimático que uno de diseño”, afirma el directivo.

           

Lo que parece claro es el llamado hardware abierto (open hardware) impulsado también por la aceptación que está teniendo Arduino, una plataforma para hacer prototipos electrónicos de código abierto (le llaman el Linux del open hardware), irá creciendo exponencialmente, como ya lo muestra la profusión que están teniendo las ferias de fabricación.

El nuevo garaje de Telefónica I+D

En cuanto al Laboratorio de Internet de las Cosas de Telefónica I+D, llamado por sus responsables “el nuevo garaje”, éste, ideado hace tres o cuatro años, nació finalmente hace dos para poner en marcha el nuevo modelo de innovación que defiende la compañía, basado en tres etapas, según explica Xavier Capellades, responsable de Innovación y Emprendimiento en Telefónica Digital: “La primera es captar las tendencias del mercado, la segunda seleccionar aquellas en las que queremos ser protagonistas y la última es convertirlas en tendencias reales para clientes también reales”.

           

De este esfuerzo han surgido soluciones como Thinking things, una plataforma que permite monitorizar el Internet de las cosas de forma sencilla y que se presentó en el Mobile World Congress. Pero no solo: impresoras 3D que permiten crear objetos como cucharillas de café o logotipos, alfombras conectadas de modo que, aunque estén en diferentes casas, cuando un usuario pise una en una casa se ilumine la otra ubicada en otro hogar, sillones que mandan tuits de forma automática cuando nos sentamos en ellos… Todos estos son prototipos que pueden verse en este ‘garaje’ y que nos abren una ventana a cómo será nuestra vida dentro de no tanto tiempo… Y no, ya no es cosa de películas de ciencia ficción.