Un adolescente de 16 años construyó una mano robótica avanzada con piezas de juguete

Jared Lepora con su mano robótica construida con piezas de Lego Mindstorms

El desarrollo tecnológico en la robótica encuentra en el entusiasmo juvenil y la creatividad educativa un terreno fértil para la innovación. Un destacado ejemplo reciente es el proyecto emprendido por Jared Lepora, un joven de 16 años residente en el Reino Unido, quien junto a su padre, Nathan Lepora, diseñó y construyó una mano robótica avanzada empleando únicamente piezas estándar del set educativo Lego Mindstorms.

Esta iniciativa, informó NewScientist, nacida como un desafío personal e intelectual, logró materializar una mano capaz de realizar movimientos y acciones propias de dispositivos mucho más sofisticados y costosos, como los fabricados mediante impresión 3D.

El surgimiento de este proyecto tiene su origen en la curiosidad científica de Jared Lepora, quien comenzó la investigación y construcción de la mano a la edad de 14 años. Estudiante de la Bristol Grammar School, Jared halló motivación observando los diseños avanzados en robótica, inspirándose directamente en el trabajo y entorno profesional de su padre.

Nathan Lepora, profesor de robótica en la Universidad de Bristol, contribuyó en la labor tanto con orientación técnica como en la transmisión de conocimientos derivados de investigaciones aplicadas en el área. La elección de las piezas de Lego Mindstorms, más allá de la practicidad, obedeció al deseo de explorar un enfoque educativo y accesible para este tipo de desarrollos tecnológicos.

El proyecto, liderado por Jared Lepora y su padre, replica funciones de prótesis robóticas de alta gama

Entre las influencias principales del proyecto destaca el Pisa/IIT SoftHand, una referencia mundial en el desarrollo de prótesis robóticas flexibles y funcionales. La mano robótica de Jared toma elementos conceptuales de dicho dispositivo, pero adapta la tecnología para trabajar con componentes ampliamente disponibles como los de Lego Mindstorms, diseñados originalmente para construir robots programables en ambientes educativos. Esta aproximación permitió que la creación resultara replicable, escalable y al alcance de estudiantes interesados en la robótica, incluso a pesar de la discontinuidad de la línea Mindstorms desde 2022.

“Mi padre es profesor de robótica en la Universidad de Bristol y me encantaron los diseños [de manos robóticas]. Me inspiraron a hacerlo con un formato educativo y con Lego”, recuerda Jared Lepora, describiendo el punto de partida de su investigación y el respaldo familiar que motivó el desarrollo del proyecto.

En términos de ingeniería, la mano robótica presenta una arquitectura innovadora dentro de los límites del material empleado. El mecanismo consiste en cuatro dedos, cada uno equipado con tres articulaciones que permiten movimientos complejos de agarre y manipulación. Dos motores sirven como fuerza motriz principal y transmiten el movimiento a los dedos mediante un sistema de tendones. Un diferencial, ingeniosamente construido con engranajes de embrague de Lego, se encarga de coordinar la acción de los dedos: estos se mueven en conjunto hasta que uno de ellos entra en contacto con un objeto, momento en que se detiene mientras los demás continúan su desplazamiento, simulando así la forma antropomórfica en la que una mano humana envuelve y sujeta objetos de diferentes formas y tamaños.

La mano robótica de cuatro dedos puede empujar, tirar y agarrar objetos con fuerza comparable a modelos impresos en 3D

Las pruebas realizadas al prototipo permitieron demostrar su eficacia en tareas cotidianas. La mano fue capaz de sujetar y manipular un total de nueve objetos domésticos distintos, entre estos un vaso, un cuenco de plástico y un juguete de peluche de 0,8 kilogramos. La respuesta en velocidad de los dedos es significativa para el estándar de construcción: un dedo puede cerrarse completamente en alrededor de 0,84 segundos y abrirse en 0,97 segundos. Dicha velocidad es aproximadamente la mitad de la que ofrece un modelo líder impreso en 3D basado en la Pisa/IIT SoftHand, el cual emplea cojinetes metálicos para mejorar el desempeño mecánico.

La mano robótica de Lego también fue sometida a ensayos estáticos que permitieron determinar sus límites mecánicos. Un solo dedo soportó una carga de 5 newtons y logró ejercer una fuerza de empuje de 6 newtons, con una fuerza máxima de cierre de 1,8 newtons. Al comparar estos resultados con los de la versión impresa en 3D, se advierte que esta última es capaz de soportar cargas de hasta 8 newtons, empujar hasta 7 newtons y aplicar una fuerza de cierre de 2 newtons. Esta diferencia fue reconocida abiertamente por Nathan Lepora, quien afirmó: “Nunca conseguirás una mano que sea tan buena [como una mano impresa en 3D] en términos de sus capacidades con una mano hecha de Lego”.

El diseño es adaptable y permite la incorporación de nuevos motores y piezas, facilitando la experimentación educativa

El potencial y las limitaciones del desarrollo realizado por Jared Lepora quedan también evidenciados en sus dimensiones. Cada dedo de la mano elaborada mide cerca de 145 milímetros de largo y 30 milímetros de ancho, lo que la hace sensiblemente más grande que otras alternativas tecnológicas contemporáneas. A pesar de ello, la facilidad para el montaje, el carácter didáctico y la posibilidad de modificar el dispositivo suman ventajas destacables en el contexto educativo y de experimentación.

El futuro de este proyecto, de acuerdo con Jared, no está limitado por la discontinuidad de Lego Mindstorms. El adolescente resalta la adaptabilidad del diseño, que permite la incorporación de motores distintos y la actualización con nuevas piezas del universo Lego. En sus palabras: “Por la forma en que implementé los motores, se pueden quitar fácilmente y se pueden agregar motores más nuevos”. Esta flexibilidad da pie a que estudiantes y entusiastas de la robótica puedan tomar su trabajo como base para desarrollar variantes adaptadas a distintas necesidades, manteniendo vivo el espíritu de creatividad e innovación que impulsó su creación inicial.