La mayoría de los robots blandos de hoy dependen de la potencia y el control externos, manteniéndolos atados a sistemas externos o manipulados con componentes duros. Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard y Caltechhan desarrollado sistemas robóticos suaves, inspirados en el origami, que pueden moverse y cambiar de forma en respuesta a estímulos externos, allanando el camino para robots blandos completamente libres.
La investigación se publica en Ciencia Robótica .
"La capacidad de integrar materiales activos dentro de objetos impresos en 3D permite el diseño y la fabricación de clases completamente nuevas de materia robótica blanda", dijo Jennifer A. Lewis, profesora de ingeniería biológicamente inspirada de Hansjorg Wyss en SEAS y coautora principalde El estudio.
Los investigadores recurrieron al origami para crear robots blandos multifuncionales. Mediante pliegues secuenciales, el origami puede codificar múltiples formas y funcionalidades en una sola estructura. Utilizando materiales conocidos como elastómeros de cristal líquido que cambian de forma cuando se exponen al calor, el equipo de investigación imprimió en 3D.dos tipos de bisagras blandas que se pliegan a diferentes temperaturas y, por lo tanto, pueden programarse para plegarse en un orden específico.
"Con nuestro método de impresión 3D de bisagras activas, tenemos una capacidad de programación completa sobre la respuesta de temperatura, la cantidad de torque que pueden ejercer las bisagras, su ángulo de flexión y la orientación del pliegue. Nuestro método de fabricación facilita la integración de estos componentes activos con otros materiales".dijo Arda Kotikian, una estudiante graduada en SEAS y en la Escuela de Graduados de Artes y Ciencias y coautora del artículo.
"El uso de bisagras hace que sea más fácil programar funciones robóticas y controlar cómo un robot cambiará de forma. En lugar de que todo el cuerpo de un robot blando se deforme de formas que pueden ser difíciles de predecir, solo necesita programar algunasregiones de su estructura responderán a los cambios de temperatura ", dijo Connor McMahan, un estudiante graduado en Caltech y coautor del artículo.
Para demostrar este método, Kotikian, McMahan y el equipo construyeron varios dispositivos blandos, incluido un robot blando sin ataduras llamado "Rollbot". El Rollbot comienza como una hoja plana, de unos 8 centímetros de largo y 4 centímetros de ancho. Cuando se coloca enuna superficie caliente, a unos 200 ° C, un conjunto de bisagras se pliega y el robot se enrolla en una rueda pentagonal.
Otro conjunto de bisagras está incrustado en cada uno de los cinco lados de la rueda. Una bisagra se pliega cuando está en contacto con la superficie caliente, lo que hace que la rueda gire hacia el siguiente lado, donde se pliega la siguiente bisagra.superficie caliente, las bisagras se despliegan y están listas para el próximo ciclo.
"Muchos robots blandos existentes requieren una conexión a los sistemas de control y alimentación externos o están limitados por la cantidad de fuerza que pueden ejercer. Estas bisagras activas son útiles porque permiten que los robots blandos operen en entornos donde las ataduras no son prácticas y para levantar objetosmuchas veces más pesado que las bisagras ", dijo McMahan.
Otro dispositivo, cuando se coloca en un ambiente cálido, puede plegarse en una forma compacta plegada que se asemeja a un clip de papel y desplegarse cuando se enfría.
"Estas estructuras sin ataduras pueden controlarse pasivamente", dijo Kotikian. "En otras palabras, todo lo que tenemos que hacer es exponer las estructuras a entornos de temperatura específicos y responderán de acuerdo con la forma en que programamos las bisagras".
Si bien esta investigación solo se centró en las respuestas de temperatura, los elastómeros de cristal líquido también se pueden programar para responder a la luz, el pH, la humedad y otros estímulos externos.
"Este trabajo demuestra cómo la combinación de polímeros sensibles en un compuesto arquitectónico puede conducir a materiales con autoactivación en respuesta a diferentes estímulos. En el futuro, dichos materiales pueden programarse para realizar tareas cada vez más complejas, difuminando los límites entremateriales y robots ", dijo Chiara Daraio, profesora de ingeniería mecánica y física aplicada en Caltech y coautora principal del estudio.
Esta investigación fue coautora de Emily C. Davidson, Jalilah M. Muhammad y Robert D. Weeks. Fue apoyada por la Oficina de Investigación del Ejército y el Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales de Harvard a través de la Fundación Nacional de Ciencias y la NASABeca de Investigación de Tecnología Espacial.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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