La mayoría de los esfuerzos para desarrollar robots bioinspirados se centran en imitar los movimientos de los animales: pero las plantas también se mueven, incluso si la mayoría de sus movimientos son tan lentos que no se pueden detectar a simple vista.
El mecanismo involucrado en el movimiento de las plantas es mucho más simple que el de los animales que usan los músculos. Para generar movimiento, las plantas y algunas semillas, como las hojas de mimosa, los atrapamoscas de Venus y los conos de pino, simplemente aprovechan el suministro o la privación de agua de la plantatejidos
Según un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Seúl, el futuro de la ingeniería o la robótica bioinspiradas se beneficiará enormemente de las lecciones aprendidas de las plantas. Durante la 68ª Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society, del 22 al 24 de noviembre, 2015, en Boston, compartirán detalles sobre cómo el estudio de las plantas les permitió crear pequeños robots alimentados exclusivamente por cambios en la humedad.
La simple simplicidad de la manera en que las piñas y las semillas responden a los cambios en la humedad ambiental con movimiento es el corazón del trabajo del grupo.
"Algunas semillas consisten en una cabeza que contiene toda su información genética, junto con un largo apéndice llamado 'toldo' que es responsable de la locomoción, al igual que el esperma de un animal", explicó Ho-Young Kim, profesor delDepartamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad Nacional de Seúl. "Las aristas están compuestas por dos capas de tejido: una que se hincha con humedad activa y otra que no es sensible al cambio de humedad inactiva".
Si aumenta la humedad ambiental, la bicapa se dobla por los cambios en la hinchazón longitudinal. Los cambios periódicos de humedad hacen que la bicapa se doble y se doble repetidamente, lo que significa que los cambios en la humedad ambiental pueden convertirse en trabajo mecánico.
"Imitamos la estructura de la bicapa para hacer un actuador que pueda generar movimientos al usar el cambio de humedad ambiental", dijo Kim. "Las plantas se mueven lentamente, un ciclo de flexión y flexión puede tomar un día entero. Para aumentar la velocidad de respuesta deEn la bicapa, tuvimos que desarrollar una forma novedosa de fabricar la capa activa. Su velocidad de respuesta aumenta con la relación superficie-volumen de la capa porque la humedad se puede absorber más rápidamente, por lo que depositamos fibras activas a nanoescala en una superficie inactivacapa."
Si bien es un paso clave en la creación de un robot, la flexión y la flexión repetidas no producen una locomoción neta ". Este movimiento cíclico debe convertirse en movimiento direccional para crear un robot que se mueva", dijo. "Así que conectamos las piernas a nuestro actuador,lo que permite una locomoción unidireccional. Llamamos a las patas 'trinquetes' y los combinamos con un actuador para construir nuestro robot bioinspirado ".
El trabajo del grupo es significativo porque abre la puerta a pequeños robots capaces de realizar una locomoción basada únicamente en cambios en la humedad ambiental; no hay fuentes de energía eléctrica involucradas. Imagínense: robots que funcionan en el campo donde no hay electricidad disponible porque operanbasado en cambios en los niveles de humedad de la misma manera que las semillas.
Suena demasiado fácil, ¿verdad? "Hacer una bicapa para los robots no es difícil, pero hacer una rápida requiere experiencia técnica", dijo Kim. El grupo también ha desarrollado un modelo matemático para encontrar el diseño óptimo para el robot.lograr la velocidad más rápida para cualquier tamaño de robot dado.
Una de las razones por las que el grupo visualiza un futuro brillante para los microrobots con cambio de humedad es porque los cambios de humedad nos rodean.
"En general, tiende a ser más seco durante el día y más húmedo por la noche, el ciclo periódico de cambio de humedad que permite que las semillas se entierren en el suelo", dijo Kim. "Los cambios de humedad ocurren incluso cuando respiramos, porque están húmedosel aire se exhala "
Importante para los planes futuros del grupo, la piel humana es más húmeda que la atmósfera. "Este es el gradiente de humedad principal que queremos aprovechar", señaló. El equipo está explorando la posibilidad de colocar un pequeño robot directamente sobrepiel humana: una que se dobla porque está húmeda cerca de la piel.
"El concepto es que al doblarse, una parte del robot se alejará de la piel para encontrar aire atmosférico seco. Cuando se seque, el robot volverá a una posición vertical cerca de la piel", dijo. Luego, el ciclocomienza de nuevo y el robot continúa moviéndose según los cambios en la humedad de la piel.
En adelante, el objetivo del grupo es desarrollar estos robots médicos de sonido futurista capaces de funcionar en la piel humana. Gracias a la bioinspiración de las plantas, "tal robot podría hacer trabajos como desinfectar heridas, eliminar arrugas de la piel y nutrir la pieltejidos ", agregó Kim.
Presentación # A25.9, "Actuadores impulsados por la humedad inspirados en la motilidad de las plantas", es autor de Beomjune Shin, Minhee Lee y Ho-Young Kim. Será a las 9:44 am del domingo 22 de noviembre de 2015en la Sala 304 del Centro de Convenciones Hynes en Boston. RESUMEN: http://meetings.aps.org/Meeting/DFD15/Session/A25.9
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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