Investigadores de ingeniería de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Temple han desarrollado robots blandos inspirados en medusas que pueden superar a sus contrapartes de la vida real. De manera más práctica, los nuevos bots de medusas destacan una técnica que utiliza polímeros pretensados para hacer robots blandos máspoderoso.
"Nuestro trabajo anterior se centró en la creación de robots blandos inspirados en guepardos, y aunque los robots eran muy rápidos, aún tenían una columna interna rígida", dice Jie Yin, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State.y autor correspondiente de un artículo sobre el nuevo trabajo. "Queríamos hacer un robot completamente blando, sin una columna interna, que todavía utilizara ese concepto de cambiar entre dos estados estables para hacer que el robot blando se mueva con más fuerza - ymás rápido. Y uno de los animales que nos inspiró fue la medusa ".
Los investigadores crearon sus nuevos robots blandos a partir de dos capas unidas del mismo polímero elástico. Una capa de polímero se tensó previamente o se estiró. Una segunda capa no se tensó previamente y contenía un canal de aire.
"Podemos hacer que el robot se 'flexione' bombeando aire en la capa del canal, y controlamos la dirección de esa flexión controlando el grosor relativo de la capa pretensada", dice Yin.
Así es como funciona. Cuando se combina con una tercera capa libre de estrés, llamada capa intermedia, la capa pretensada quiere moverse en una dirección particular. Por ejemplo, es posible que tenga un trozo de tira polimérica que haya sido pretensado-estresado tirando de él en dos direcciones. Después de unir el material pretensado a la capa intermedia, el resultado final sería una tira bicapa que quiere curvarse hacia abajo, como una cara fruncida. Si esta tira bicapa, también llamadacapa estresada, es más delgada que la capa con el canal de aire, esa curva de ceño fruncido se doblará en una curva sonriente a medida que se bombea aire a la capa del canal. Sin embargo, si la capa pretensada es más gruesa que la capa del canal, el ceño fruncido se volverácada vez más pronunciado a medida que se bombea aire a la capa del canal. De cualquier manera, una vez que se permite que el aire abandone la capa del canal, el material vuelve a su estado original de "reposo".
De hecho, este simple ejemplo describe uno de los robots blandos creados por el equipo de investigación, un rastreador blando que se mueve rápidamente. Se parece a una larva de insecto que encrespa su cuerpo y luego salta hacia adelante mientras libera rápidamente su energía almacenada.
El robot-medusa es un poco más complicado, con la capa en forma de disco pretensada que se estira en cuatro direcciones piense en ella como si se tirara hacia el este y el oeste simultáneamente, y luego hacia el norte y el sur simultáneamente.también diferente, que consta de un canal de aire en forma de anillo. El resultado final es una cúpula que parece una medusa.
A medida que el robot-medusa se "relaja", la cúpula se curva hacia arriba, como un cuenco poco profundo. Cuando se bombea aire a la capa del canal, la cúpula se curva rápidamente hacia abajo, empujando el agua y propulsando hacia adelante. En pruebas experimentales, la medusaEl robot tenía una velocidad promedio de 53,3 milímetros por segundo. Eso no está mal, considerando que ninguna de las tres especies de medusas que examinaron los investigadores fue más rápido que un promedio de 30 milímetros por segundo.
Por último, los investigadores crearon un robot de agarre de tres puntas, con un giro. La mayoría de las pinzas cuelgan abiertas cuando están "relajadas" y requieren energía para sujetar su carga mientras se levanta y se mueve del punto A al punto B.Pero Yin y sus colaboradores utilizaron las capas pretensadas para crear pinzas cuya posición predeterminada es cerrada. Se requiere energía para abrir las pinzas, pero una vez que están en posición, las pinzas vuelven a su modo de "reposo", sosteniendo suscarga apretada.
"La ventaja aquí es que no necesita energía para sujetar el objeto durante el transporte, es más eficiente", dice Yin.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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