Un nuevo robot pequeño y suave con patas en forma de oruga capaz de transportar cargas pesadas y adaptable a entornos adversos fue desarrollado a partir de una investigación dirigida por la Universidad de la Ciudad de Hong Kong CityU. Este mini robot de entrega podría allanar el camino para la tecnología médicaavance como la entrega de medicamentos en el cuerpo humano.
En todo el mundo, se han realizado investigaciones sobre el desarrollo de milli-robots blandos. Pero el nuevo diseño de la CityU con múltiples patas ayuda a reducir significativamente la fricción, de modo que el robot puede moverse de manera eficiente dentro de las superficies del cuerpo revestidas o completamente sumergidas, fluidos corporales como sangre o moco.
Los resultados de la investigación se han publicado en el último número de la revista científica Comunicaciones de la naturaleza , titulado "Un Millirobot suave multinivel inspirado en bio que funciona en condiciones secas y húmedas"
diseño de robot bioinspirado
Lo que hace que este milli-robot se destaque es sus cientos de patas puntiagudas de menos de 1 mm de largo que se ven como pelo corto y pequeño. Este diseño único no fue una elección al azar. El equipo de investigación ha estudiado las estructuras de las patas de cientos de animales terrestresincluidos aquellos con 2, 4, 8 o más patas, en particular la relación entre la longitud de la pierna y el espacio entre las piernas. Y a partir de ahí, se inspiraron.
"La mayoría de los animales tienen una relación de longitud de pierna a espacio de pierna de 2: 1 a 1: 1. Así que decidimos crear nuestro robot usando una proporción de 1: 1", explica el Dr. Shen Yajing, Profesor Asistente del Departamento de Biomedicina de CityUIngeniería BME, quien dirigió la investigación.
El grosor del cuerpo del robot mide aproximadamente 0,15 mm, con cada pata cónica mide 0,65 mm de largo y el espacio entre las piernas mide aproximadamente 0,6 mm, lo que hace que la relación entre la longitud de la pierna y el espacio sea de alrededor de 1: 1. Además, el robot señalólas piernas han reducido en gran medida su área de contacto y, por lo tanto, la fricción con la superficie. Las pruebas de laboratorio mostraron que el robot de múltiples patas tiene 40 veces menos fricción que un robot sin extremidades, tanto en ambientes húmedos como secos.
Además del diseño de múltiples patas, los materiales también importan. El robot está fabricado con un material de silicio llamado polidimetilsiloxano PDMS incrustado con partículas magnéticas que le permite ser controlado de forma remota mediante la aplicación de fuerza electromagnética ".el diseño de múltiples piernas mejora en gran medida la propiedad hidrofóbica del robot. Además, la pieza de goma es suave y se puede cortar fácilmente para formar robots de varias formas y tamaños para diferentes aplicaciones ", dice el profesor Wang Zuankai del Departamento de Ingeniería Mecánica MNE de CityU, quienconcibió esta idea de investigación e inició la colaboración entre los investigadores.
Moverse a gusto en ambientes hostiles
Controlado por un manipulador magnético utilizado en experimentos, el robot puede moverse tanto en un patrón de propulsión de aleta como en un patrón de péndulo invertido, lo que significa que puede usar sus patas delanteras para aletear hacia adelante, así como balancear el cuerpo al pararse a la izquierda ypies derechos alternativamente para avanzar respectivamente.
"La superficie rugosa y la textura cambiante de diferentes tejidos dentro del cuerpo humano dificultan el transporte. Nuestro robot de múltiples patas muestra un rendimiento impresionante en varios terrenos y, por lo tanto, abre amplias aplicaciones para la entrega de drogas dentro del cuerpo", dice el profesor Wang.
El equipo de investigación demostró además que cuando se enfrenta a un obstáculo diez veces más alto que la longitud de su pierna, el robot, con sus piernas suaves y deformables, es capaz de levantar un extremo de su cuerpo para formar un ángulo de hasta 90 grados ycruzar el obstáculo fácilmente. Y el robot puede aumentar su velocidad al aumentar la frecuencia electromagnética aplicada.
El robot también muestra una notable capacidad de carga. Las pruebas de laboratorio mostraron que el robot era capaz de transportar una carga 100 veces más pesada que sí misma, una fuerza comparable a la de una hormiga, una de las Hércules más fuertes de la naturaleza, o de un ser humano capazpara levantar fácilmente un minibús de 26 plazas.
La capacidad de transporte increíblemente fuerte, la locomoción eficiente y la buena capacidad de cruzar obstáculos hacen que este robot robot sea extremadamente adecuado para aplicaciones en un entorno hostil, por ejemplo, entregar un medicamento a un lugar designado a través del sistema digestivo o realizar una inspección médica,"agrega el Dr. Shen.
Antes de realizar más pruebas en animales y eventualmente en humanos, los equipos de investigación están desarrollando y refinando su investigación en tres aspectos, a saber, encontrar un material biodegradable, estudiar nuevas formas y agregar características adicionales.
"Esperamos crear un robot biodegradable en los próximos dos o tres años para que se descomponga naturalmente después de su misión de entrega de medicamentos", dice el Dr. Shen.
Los coautores del artículo son Lu Haojian del Departamento de BME y el Dr. Zhang Mei del Departamento de MNE de CityU. Los otros coautores incluyen a Yang Yuanyuan del Departamento de BME de CityU, y el Profesor Huang Qiang y el Profesor Toshio Fukuda delInstituto de tecnología de Beijing.
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Materiales proporcionados por Universidad de la ciudad de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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