Los 'robots Origami' son robots blandos y flexibles de última generación que se están probando para su uso en diversas aplicaciones, incluida la entrega de drogas en cuerpos humanos, misiones de búsqueda y rescate en entornos de desastre y brazos robóticos humanoides.
Debido a que estos robots deben ser flexibles, a menudo están hechos de materiales blandos como papel, plástico y caucho. Para ser funcionales, los sensores y componentes eléctricos a menudo se agregan en la parte superior, pero estos agregan volumen a los dispositivos.
Ahora, un equipo de investigadores de NUS ha desarrollado un método novedoso para crear un nuevo material a base de metal para usar en estos robots blandos.
Combinando metales como el platino con papel quemado cenizas, el nuevo material tiene capacidades mejoradas al tiempo que mantiene la capacidad de plegado y las características livianas del papel y el plástico tradicionales. De hecho, el nuevo material es la mitad de liviano que el papel, lo que también lo hacemás eficiente de energía.
Estas características hacen que este material sea un fuerte candidato para fabricar prótesis flexibles y ligeras que pueden ser hasta un 60% más livianas que sus contrapartes convencionales. Estas prótesis pueden proporcionar detección de tensión en tiempo real para dar retroalimentación sobre cuánto están flexionando, brindando a los usuarios un control más preciso e información inmediata, todo sin la necesidad de sensores externos que de otro modo agregarían un peso no deseado a la prótesis.
Esta columna vertebral metálica liviana es al menos tres veces más liviana que los materiales convencionales utilizados para fabricar robots de origami. También es más eficiente en el uso de energía, permitiendo que los robots de origami trabajen más rápido con un 30 por ciento menos de energía. Además, el nuevo material esresistente al fuego, lo que lo hace adecuado para la fabricación de robots que trabajan en entornos hostiles, ya que puede soportar quemaduras a aproximadamente 800 ° C durante hasta 5 minutos.
Como ventaja adicional, el nuevo material conductivo tiene capacidades de calentamiento geotérmico a pedido: el envío de un voltaje a través del material hace que se caliente, lo que ayuda a evitar daños por formación de hielo cuando un robot trabaja en un ambiente frío. Estas propiedades puedenser utilizado en la creación de robots ligeros y flexibles de búsqueda y rescate que pueden ingresar a áreas peligrosas mientras proporcionan retroalimentación y comunicación en tiempo real.
El material a base de metal se produce a través de un nuevo proceso desarrollado por el equipo llamado 'síntesis de plantilla habilitada con óxido de grafeno'. El papel de celulosa se sumerge primero en una solución de óxido de grafeno, antes de sumergirlo en una solución hecha de iones metálicos comoplatino. El material se quema en un gas inerte, argón, a 800 ° C y luego a 500 ° C en el aire.
El producto final es una capa delgada de metal, 90 micrómetros ? M, o 0.09 mm, compuesta de 70 por ciento de platino y 30 por ciento de carbono amorfo ceniza que es lo suficientemente flexible como para doblarse, doblarse,y estiramiento. Este importante avance de la investigación fue publicado en la revista científica Ciencia Robótica el 28 de agosto de 2019. También se pueden usar otros metales como el oro y la plata.
El profesor asistente del líder del equipo Chen Po-Yen usó una plantilla de celulosa cortada en forma de fénix para su investigación. "Nos inspira la criatura mítica. Al igual que el fénix, puede quemarse hasta convertirse en cenizas y renacer para convertirse enmás poderoso que antes ", dijo el profesor Asst Chen, del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de NUS.
columna vertebral conductiva para robots de origami más inteligentes
El material del equipo puede funcionar como estructuras principales mecánicamente estables, suaves y conductoras que equipan a los robots con capacidades de detección de tensión y comunicación sin la necesidad de dispositivos electrónicos externos. Ser conductor significa que el material actúa como su propia antena inalámbrica, lo que le permite comunicarse con unoperador remoto u otros robots sin la necesidad de módulos de comunicación externos. Esto amplía el alcance de los robots de origami, como trabajar en entornos de alto riesgo por ejemplo, derrames químicos y desastres por incendio como robots de control remoto sin ataduras o que funcionan como músculos artificiales o humanoidesbrazos robóticos
"Experimentamos con diferentes materiales conductores de electricidad para finalmente obtener una combinación única que logre una detección óptima de tensión y capacidades de comunicación inalámbrica. Por lo tanto, nuestro invento amplía la biblioteca de materiales no convencionales para la fabricación de robots avanzados", dijo el Sr. Yang Haitao, estudiante de doctoradoen el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular y el primer autor del estudio.
En los próximos pasos de su investigación, el Asistente Prof Chen y su equipo buscan agregar más funciones al esqueleto metálico. Una dirección prometedora es incorporar materiales electroquímicamente activos para fabricar dispositivos de almacenamiento de energía de manera que el material en sí sea su propia batería, permitiendo la creación de robots autoalimentados. El equipo también está experimentando con otros metales como el cobre, lo que reducirá el costo de producción del material.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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