Design, fabrication, and experimental evaluation of a three-finger Fin Ray soft gripper

Hoang Bui Huy

doi:10.37636/recit.v9n3e502

Autores/as

Hoang Bui Huy VNU University of Engineering and Technology, Vietnam National University, Hanoi, Vietnam https://orcid.org/0009-0002-3446-210X

Conflictos de interés

No

DOI:

https://doi.org/10.37636/recit.v9n3e502

Palabras clave:

Pinza blanda, Efecto Fin Ray, Fabricación aditiva, TPU, Simulación por elementos finitos, Validación experimental, Agarre robótico

Resumen

Este estudio presenta el diseño, el análisis por elementos finitos, la fabricación y la validación experimental de una pinza blanda de tres dedos de bajo coste basada en el efecto Fin Ray. El sistema propuesto integra dedos flexibles de TPU 95A, una estructura de soporte de PLA y un mecanismo de accionamiento mediante motor paso a paso controlado por Arduino. Se evaluaron sistemáticamente varias configuraciones de nervaduras Fin Ray utilizando modelos analíticos, simulaciones por elementos finitos y ensayos experimentales bajo una condición de carga representativa de 5 N. Los resultados mostraron que la zona de contacto situada aproximadamente entre la mitad y los dos tercios de la longitud del dedo producía el comportamiento de deformación más eficaz. Entre las configuraciones estudiadas, el diseño con nervaduras curvas logró el mayor desplazamiento —aproximadamente 14,45 mm— manteniendo al mismo tiempo un rendimiento de agarre estable. Se obtuvo una buena concordancia entre las predicciones numéricas y las mediciones experimentales, con errores de deformación generalmente inferiores al 10 % y un error máximo del 11,22 %. El estudio establece un flujo de trabajo reproducible de validación experimental (CAD-FEA-impresión 3D) y demuestra la viabilidad de una plataforma de pinza blanda Fin Ray de bajo coste que puede servir de apoyo para futuras investigaciones, la creación rápida de prototipos y la enseñanza de la ingeniería.

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