Los investigadores han creado un nuevo tipo de pequeño robot impreso en 3D que se mueve aprovechando la vibración de actuadores piezoeléctricos, fuentes de ultrasonido o incluso altavoces pequeños. Enjambres de estos "micro-cerdas-bots" podrían trabajar juntos para detectar cambios ambientales, mover materiales- o tal vez algún día repare lesiones dentro del cuerpo humano.
Los prototipos de robots responden a diferentes frecuencias de vibración según sus configuraciones, lo que permite a los investigadores controlar bots individuales ajustando la vibración. Aproximadamente dos milímetros de largo, aproximadamente el tamaño de la hormiga más pequeña del mundo, los bots pueden cubrir cuatro veces más que los suyos.longitud en un segundo a pesar de las limitaciones físicas de su pequeño tamaño.
"Estamos trabajando para hacer que la tecnología sea robusta, y tenemos muchas aplicaciones potenciales en mente", dijo Azadeh Ansari, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática del Instituto de Tecnología de Georgia. "Estamos trabajandoen la intersección de mecánica, electrónica, biología y física. Es un área muy rica y hay mucho espacio para conceptos multidisciplinarios ".
Un documento que describe los micro-cerdas-bots ha sido aceptado para su publicación en el Revista de Micromecánica y Microingeniería . La investigación fue apoyada por una subvención inicial del Instituto de Electrónica y Nanotecnología de Georgia Tech. Además de Ansari, el equipo de investigación incluye al Profesor Asociado de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff, Jun Ueda, y los estudiantes graduados DeaGyu Kim y Zhijian Chris Hao.
Los micro-cerdas-bots consisten en un actuador piezoeléctrico pegado a un cuerpo de polímero que está impreso en 3D usando litografía de polimerización de dos fotones TPP. El actuador genera vibración y se alimenta externamente porque no hay baterías lo suficientemente pequeñas como para caber enel bot. Las vibraciones también pueden provenir de un agitador piezoeléctrico debajo de la superficie sobre la que se mueven los robots, de una fuente de ultrasonido / sonda o incluso de un pequeño altavoz acústico.
Las vibraciones mueven las patas elásticas hacia arriba y hacia abajo, impulsando el microbot hacia adelante. Cada robot puede diseñarse para responder a diferentes frecuencias de vibración según el tamaño de la pierna, el diámetro, el diseño y la geometría general. La amplitud de las vibraciones controla la velocidaden el que se mueven los microbots.
"A medida que los robots de micro cerdas se mueven hacia arriba y hacia abajo, el movimiento vertical se traduce en un movimiento direccional al optimizar el diseño de las patas, que parecen cerdas", explicó Ansari. "Las patas del micro robot sondiseñado con ángulos específicos que les permiten doblarse y moverse en una dirección en respuesta resonante a la vibración ".
Los micro-cerdas-bots se fabrican en una impresora 3D utilizando el proceso TPP, una técnica que polimeriza un material de resina de monómero. Una vez que la porción del bloque de resina golpeada por la luz ultravioleta se ha desarrollado químicamente, el resto se puede lavarlejos, dejando la estructura robótica deseada.
"Está escribiendo en lugar de la litografía tradicional", explicó Ansari. "Te queda la estructura que escribes con un láser en el material de resina. El proceso ahora lleva bastante tiempo, por lo que estamos buscando formas de escalarlo"hacer cientos o miles de micro-bots a la vez ". Algunos de los robots tienen cuatro patas, mientras que otros tienen seis. El primer autor DeaGyu Kim hizo cientos de pequeñas estructuras para determinar la configuración ideal.
Los actuadores piezoeléctricos, que utilizan el titanato de circonato de plomo de material PZT, vibran cuando se les aplica voltaje eléctrico. A la inversa, también se pueden usar para generar un voltaje, cuando se hacen vibrar, una capacidad de la micro-cerda-bots podrían usar para encender los sensores a bordo cuando son activados por vibraciones externas.
Ansari y su equipo están trabajando para agregar capacidad de dirección a los robots al unir dos microbot de cerdas ligeramente diferentes. Debido a que cada uno de los microbots unidos respondería a diferentes frecuencias de vibración, la combinación podría ser dirigida variando elfrecuencias y amplitudes. "Una vez que tenga un micro robot completamente orientable, puede imaginarse haciendo muchas cosas interesantes", dijo.
Otros investigadores han trabajado en micro robots que usan campos magnéticos para producir movimiento, anotó Ansari. Si bien eso es útil para mover enjambres enteros a la vez, las fuerzas magnéticas no se pueden usar fácilmente para abordar robots individuales dentro de un enjambre.Se cree que los robots creados por Ansari y su equipo son los robots más pequeños alimentados por vibración.
Los micro-cerdas-bots tienen aproximadamente dos milímetros de largo, 1.8 milímetros de ancho y 0.8 milímetros de grosor, y pesan aproximadamente cinco miligramos. La impresora 3D puede producir robots más pequeños, pero con una masa reducida, las fuerzas de adhesión entre los pequeños dispositivosy una superficie puede llegar a ser muy grande. A veces, los microbots no pueden separarse de las pinzas utilizadas para recogerlos.
Ansari y su equipo han construido un "patio de recreo" en el que múltiples microbots pueden moverse mientras los investigadores aprenden más sobre lo que pueden hacer. También están interesados en desarrollar microbots que puedan saltar y nadar.
"Podemos observar el comportamiento colectivo de las hormigas, por ejemplo, y aplicar lo que aprendemos de ellas a nuestros pequeños robots", agregó. "Estos robots de micro cerdas caminan muy bien en un entorno de laboratorio, pero hay unmucho más tendremos que hacer antes de que puedan salir al mundo exterior "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por John Toon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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