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| Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado un robot blando similar a una oruga que puede moverse hacia adelante, hacia atrás y sumergirse en espacios estrechos. El movimiento del bot-oruga está impulsado por un patrón novedoso de nanocables plateados que usan calor para controlar la forma en que se dobla el robot, lo que permite a los usuarios dirigir el robot en cualquier dirección. CRÉDITO Shuang Wu, Universidad Estatal de Carolina del Norte |
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Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado un robot blando similar a una oruga que puede moverse hacia adelante, hacia atrás y sumergirse en espacios estrechos. El movimiento del bot-oruga está impulsado por un patrón novedoso de nanocables plateados que usan calor para controlar la forma en que se dobla el robot, lo que permite a los usuarios dirigir el robot en cualquier dirección.
La oruga robótica demuestra un nuevo enfoque de la locomoción para la robótica blanda
Durham, Carolina del Norte | Publicado el 24 de marzo de 2023
"El movimiento de una oruga está controlado por la curvatura local de su cuerpo: su cuerpo se curva de manera diferente cuando se empuja hacia adelante que cuando se empuja hacia atrás", dice Yong Zhu, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y Andrew A. Adams Profesor Distinguido de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en NC State. “Nos hemos inspirado en la biomecánica de la oruga para imitar esa curvatura local y usamos calentadores de nanocables para controlar una curvatura y un movimiento similares en la oruga-bot.
“La ingeniería de robots blandos que pueden moverse en dos direcciones diferentes es un desafío importante en la robótica blanda”, dice Zhu. “Los calentadores de nanocables integrados nos permiten controlar el movimiento del robot de dos maneras. Podemos controlar qué secciones del robot se doblan controlando el patrón de calentamiento en el robot suave. Y podemos controlar hasta qué punto se doblan esas secciones controlando la cantidad de calor que se aplica”.
El robot oruga consta de dos capas de polímero, que responden de manera diferente cuando se exponen al calor. La capa inferior se encoge o contrae cuando se expone al calor. La capa superior se expande cuando se expone al calor. Un patrón de nanocables de plata está incrustado en la capa de polímero en expansión. El patrón incluye múltiples puntos principales donde los investigadores pueden aplicar una corriente eléctrica. Los investigadores pueden controlar qué secciones del patrón de nanocables se calientan aplicando una corriente eléctrica a diferentes puntos de conexión y pueden controlar la cantidad de calor aplicando más o menos corriente.
"Demostramos que el robot oruga es capaz de empujarse hacia adelante y hacia atrás", dice Shuang Wu, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en NC State. “En general, cuanto más corriente aplicábamos, más rápido se movería en cualquier dirección. Sin embargo, descubrimos que había un ciclo óptimo, que le dio tiempo al polímero para enfriarse, lo que permitió que el 'músculo' se relajara antes de contraerse nuevamente. Si tratábamos de hacer girar el robot oruga demasiado rápido, el cuerpo no tenía tiempo de 'relajarse' antes de contraerse de nuevo, lo que perjudicaba su movimiento".
Los investigadores también demostraron que el movimiento del robot oruga podía controlarse hasta el punto en que los usuarios podían dirigirlo por debajo de un espacio muy bajo, de forma similar a guiar al robot para que se deslice por debajo de una puerta. En esencia, los investigadores pudieron controlar tanto el movimiento hacia adelante como hacia atrás, así como la altura de la inclinación del robot hacia arriba en cualquier punto de ese proceso.
“Este enfoque para impulsar el movimiento en un robot blando es altamente eficiente desde el punto de vista energético, y estamos interesados en explorar formas en las que podríamos hacer que este proceso sea aún más eficiente”, dice Zhu. “Los próximos pasos adicionales incluyen la integración de este enfoque para la locomoción de robots blandos con sensores u otras tecnologías para su uso en diversas aplicaciones, como dispositivos de búsqueda y rescate”.
El artículo, "Robot de rastreo suave inspirado en Caterpillar con accionamiento térmico programable distribuido", se publicará el 22 de marzo en la revista Science Advances. El artículo fue coautor de Jie Yin, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State; Yaoye Hong, un doctorado. estudiante en NC State; y por Yao Zhao, investigador postdoctoral en NC State.
El trabajo se realizó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, con las subvenciones 2122841, 2005374 y 2126072; y de los Institutos Nacionales de Salud, con el número de subvención 1R01HD108473.
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