Los robots medusa superan a sus homólogos naturales

Redacción

Unos investigadores de ingeniería de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y de la Universidad de Temple han desarrollado robots blandos inspirados en las medusas que pueden superar a sus homólogos de la vida real. En términos más prácticos, los nuevos robots medusa permiten destacar una técnica que utiliza polímeros pretensados para hacer más potentes a los robots blandos en general.

“Nuestro trabajo anterior se centró en la fabricación de robots blandos inspirados en los guepardos, y aunque los robots eran muy rápidos, todavía tenían una columna vertebral interna rígida”, dijo Jie Yin, profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial y coautor de un artículo sobre el nuevo trabajo. “Queríamos hacer un robot completamente blando, sin columna vertebral interna, que todavía utilizara ese concepto de cambiar entre dos estados estables para hacer que el robot blando se moviera con más potencia, y más rápidamente. Y uno de los animales en los que nos inspiramos fue la medusa”.

Los investigadores crearon sus nuevos robots blandos a partir de dos capas unidas del mismo polímero elástico. Una capa de polímero fue pretensada o estirada. La segunda capa no estaba pretensada y contenía un canal de aire.

“Podemos hacer que el robot ‘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.

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Ilustración de una medusa robot blanda. (Foto: NC State University)

Así es como funciona. Cuando se combina con una tercera capa libre de tensión, llamada capa intermedia, la capa pretensada quiere moverse en una dirección particular. Por ejemplo, podrías tener un trozo de tira polimérica que haya sido pretensada tirando de ella 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. Si esta tira bicapa, también llamada capa pretensada, es más delgada que la capa con el canal de aire, esa curva con aspecto de fruncir el ceño, se doblará en una curva sonriente a medida que el aire sea bombeado a la capa del canal. Sin embargo, si la capa pretensada es más gruesa que la capa con el canal, ese “ceño fruncido” se hará más y más pronunciado a medida que se bombee aire a la capa con el canal. De cualquier manera, una vez que se permite que el aire salga de la capa del canal, el material vuelve a su estado original, “en reposo”.

De hecho, este simple ejemplo describe uno de los robots blandos creados por el equipo de investigación, una oruga blanda de movimiento rápido. Se asemeja a un insecto larval rizando su cuerpo, y luego saltando hacia adelante mientras libera rápidamente su energía almacenada.

La medusa-bot es un poco más complicada, con la capa pretensada en forma de disco 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 al mismo tiempo). La capa de canal también es diferente, consiste en 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 hacia afuera y propulsándose hacia adelante. En las pruebas experimentales, el robot medusa tenía una velocidad media de 53,3 milímetros por segundo. Eso no está mal, considerando que ninguna de las tres especies de medusas que los investigadores examinaron fue más rápida que un promedio de 30 milímetros por segundo.

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