Una combinación del antiguo arte del plegado de papel y la ciencia de materiales moderna ha dado como resultado un robot blando que se dobla y gira a través de laberintos con facilidad.
Los robots blandos pueden resultar difíciles de guiar porque el equipo de dirección a menudo aumenta la rigidez del robot y reduce su flexibilidad. El nuevo diseño de ingenieros de las universidades del Princeton y North Carolina State supera esos problemas al construir el sistema de dirección directamente en el cuerpo del robot, según dijo en un comunicado el couator Tuo Zhao, investigador postdoctoral en Princeton.
En un artículo publicado en la revista PNAS, los investigadores describen cómo crearon el robot a partir de segmentos cilíndricos odulares. Los segmentos, que pueden funcionar de forma independiente o unirse para formar una unidad más larga, contribuyen a la capacidad del robot para moverse y dirigirse. El nuevo sistema permite al robot flexible avanzar y retroceder, recoger carga y formar formaciones más largas.
“El concepto de robots blandos modulares puede proporcionar información sobre futuros robots blandos que podrán crecer, repararse y desarrollar nuevas funciones”, escriben los autores en su artículo.
Zhao dijo que la capacidad del robot para ensamblarse y dividirse en movimiento permite que el sistema funcione como un solo robot o como un enjambre.
“Cada segmento puede ser una unidad individual, y pueden comunicarse entre sí y ensamblarse cuando se les ordene”, dijo. “Se pueden separar fácilmente y utilizamos imanes para conectarlos”.
En esta investigación, los investigadores comenzaron construyendo su robot a partir de segmentos cilíndricos que presentaban una forma de origami llamada patrón Kresling. El patrón permite que cada segmento se gire formando un disco aplanado y se expanda nuevamente hasta formar un cilindro. Este movimiento de torsión y expansión es la base de la capacidad del robot para gatear y cambiar de dirección. Al plegar parcialmente una sección del cilindro, los investigadores pueden introducir una curvatura lateral en un segmento del robot. Al combinar pequeñas curvas, el robot cambia de dirección a medida que avanza.
Uno de los aspectos más desafiantes del trabajo implicó el desarrollo de un mecanismo para controlar los movimientos de flexión y plegado utilizados para conducir y dirigir el robot.
Investigadores de North Carolina State desarrollaron la solución. Usaron dos materiales que se encogen o expanden de manera diferente cuando se calientan (elastómero de cristal líquido y poliimida) y los combinaron en tiras finas a lo largo de los pliegues del patrón Kresling. Los investigadores también instalaron un calentador delgado y estirable hecho de una red de nanocables de plata a lo largo de cada pliegue. La corriente eléctrica en el calentador de nanocables calienta las tiras de control y la diferente expansión de los dos materiales introduce un pliegue en la tira. Al calibrar la corriente y el material utilizado en las tiras de control, los investigadores pueden controlar con precisión el plegado y la flexión para impulsar el movimiento y la dirección del robot.
Los investigadores dijeron que la versión actual del robot tiene una velocidad limitada y están trabajando para aumentar la locomoción en generaciones posteriores.
