Fusión de creatividad e innovación en la industria manufacturera de Asia | julio 2023

Por Yoshihiro Kawahara

Comunicaciones de la ACM, julio de 2023, vol. 66 No. 7, páginas 92-93
10.1145/3589949
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JST ERATO «Kawahara Universal Information Network Project» es un programa de investigación único que une a investigadores en los campos de interacción humano-computadora (HCI), robótica e ingeniería eléctrica en Japón.¹ El programa tiene como objetivo explorar las tecnologías necesarias para la próxima generación de Internet de las cosas y HCI.

El enfoque interdisciplinario del programa ha traído resultados de investigación únicos a través de la colaboración entre diferentes campos. Dado que la región asiática, incluido Japón, es un centro de fabricación global único, esta encrucijada reunió a expertos de varios campos de la fabricación, incluidos los mejores diseñadores de moda, arquitectos y fabricantes de maquinaria y materiales de construcción.

El desarrollo de robots blandos requería un método de control único y nuevos materiales.

Una de esas notables historias de éxito se encuentra en la tecnología de transferencia de energía inalámbrica. Ideamos una nueva estructura llamada Resonador de cavidad cuasiestático multimodo para crear un espacio que pueda transmitir decenas de vatios de potencia en cualquier lugar en una habitación de tres metros cuadrados.² La clave de esta nueva estructura son las condiciones de resonancia que permiten que las paredes, el piso y el techo de la sala operen como resonadores de transmisión de energía de baja pérdida que se determinan computacionalmente. Como resultado, es posible generar un campo magnético AC distribuido tridimensionalmente que llena toda la habitación. También desarrollamos Meander Coil ++, una prenda que puede alimentar varios vatios de potencia a un dispositivo en el cuerpo mediante el diseño de un tejido con bobinas de baja pérdida dispuestas en un patrón en zigzag para reducir el campo magnético en el cuerpo.³ Nuestro acceso a una máquina de tejer automática es un componente importante de esta invención.

Cifra. El resonador de cavidad cuasiestático multimodo utiliza las paredes, el piso y el techo de una habitación como resonadores de transmisión de baja pérdida para enviar decenas de vatios de potencia a cualquier lugar en una habitación de tres metros cuadrados.

Normalmente, la investigación en este campo se ha centrado en la ingeniería eléctrica. Sin embargo, el proyecto exploró la experiencia humana de la transferencia de energía inalámbrica y consideró cómo crear un sistema que se integre en el entorno sin problemas y sin molestias, como parte de los materiales de construcción o la ropa. Este enfoque centrado en el usuario representa una desviación de la investigación tradicional centrada en la técnica y tiene el potencial de mejorar en gran medida la facilidad de uso y la conveniencia de la tecnología de transferencia de energía inalámbrica.

Hemos descubierto que tener una visión compartida para el futuro y un enfoque unido de la tecnología puede conducir al desarrollo de innovaciones técnicas únicas.

Descubriendo la importancia de la suavidad. La «suavidad» también se identificó como un desafío técnico clave para los futuros robots durante una discusión del proyecto. El desarrollo de robots blandos requería un método de control único y nuevos materiales. Un ejemplo de esto es el actuador de cambio de fase «sin bomba», que utiliza un circuito impreso en una hoja de menos de un milímetro de espesor para contraerse lentamente y producir una fuerza. El líquido que fue clave para la realización de este actuador no era para uso robótico, sino un material utilizado para limpiar y enfriar semiconductores. También hemos desarrollado un robot blando con forma de oruga que puede moverse libremente en lugares, como ramas o cables delgados, utilizando una teoría inspirada en una oruga real.

Poimo, un vehículo de movilidad hinchable blando en armonía con las personas y el medio ambiente. El vehículo de movilidad personal «poimo» es la encarnación de los tres temas de «energía», «actuación» y «fabricación». Es un vehículo de última generación para viajes de corta distancia. Una de las características clave del poimo es que se puede desinflar fácilmente y compactar para transportarlo cuando no se usa. El cuerpo del poimo está hecho de una cámara similar a un globo que se construye utilizando una estructura de puntada caída. Esto permite que el cuerpo sea suave y flexible, sin dejar de ser fuerte y duradero.

Poimo fue diseñado para ser un vehículo verdaderamente personalizado, pero debido a su carrocería liviana, es esencial que el diseño de la carrocería tenga en cuenta el centro de gravedad del conductor. Con este fin, desarrollamos una herramienta de diseño que permite a los usuarios crear un vehículo que se ajuste a su tamaño simplemente posando para un paseo. El tipo de sofá fue bien recibido por quienes probaron el vehículo. Debido a la propagación de COVID-19, también recibimos muchas consultas del extranjero. La creación de prototipos y la personalización de la idea no habrían sido posibles sin la cooperación de los fabricantes que utilizan el mismo material para fabricar otros productos, incluidas las tablas de surf inflables.

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Conclusión

Puede ser difícil establecer objetivos técnicos compartidos en un proyecto que involucre a un grupo diverso de partes interesadas. Sin embargo, hemos descubierto que tener una visión compartida del futuro y un enfoque unificado de la tecnología puede conducir al desarrollo de innovaciones técnicas únicas. El proyecto nacional concluyó en marzo de 2022, pero implementarlo en el mundo real presenta un nuevo desafío para los miembros del proyecto.

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