¿Quién necesita piernas? Con sus cuerpos elegantes, las serpientes pueden deslizarse hasta 14 millas por hora, meterse en espacios reducidos, escalar árboles y nadar. ¿Cómo lo hacen? Todo está en la balanza. A medida que una serpiente se mueve,sus escamas se adhieren al suelo e impulsan el cuerpo hacia adelante, de forma similar a cómo los crampones ayudan a los excursionistas a establecer puntos de apoyo en el hielo resbaladizo. Esta llamada locomoción asistida por fricción es posible debido a la forma y el posicionamiento de las escamas de serpiente.
Ahora, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS ha desarrollado un robot blando que usa esos mismos principios de locomoción para gatear sin ningún componente rígido. Las escalas robóticas blandas se hacen usandoKirigami: una antigua artesanía de papel japonesa que se basa en cortes, en lugar de pliegues de origami, para cambiar las propiedades de un material. A medida que el robot se estira, la superficie plana de kirigami se transforma en una superficie con textura 3D, que se adhiere al suelo comopiel de serpiente.
La investigación se publica en Ciencia Robótica .
"Ha habido mucha investigación en los últimos años sobre cómo fabricar este tipo de estructuras deformables y estirables", dijo Ahmad Rafsanjani, investigador postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo. "Hemos demostrado que los principios del kirigami puedenintegrarse en robots blandos para lograr la locomoción de una manera más simple, rápida y económica que la mayoría de las técnicas anteriores ".
Los investigadores comenzaron con una lámina de plástico simple y plana. Utilizando un cortador láser, incrustaron una serie de cortes a escala de centímetros, experimentando con diferentes formas y tamaños. Una vez cortados, los investigadores envolvieron la lámina alrededor de un actuador de elastómero en forma de tubo, que se expande y contrae con el aire como un globo.
Cuando el actuador se expande, el kirigami corta el pop-out, formando una superficie rugosa que se adhiere al suelo. Cuando el actuador se desinfla, los cortes se pliegan, impulsando al rastreador hacia adelante.
Los investigadores construyeron un robot completamente desatado, con su control integrado integrado, detección, actuación y fuente de alimentación en una pequeña cola. Lo probaron arrastrándose por todo el campus de Harvard.
El equipo experimentó con cortes de varias formas, incluidos triangulares, circulares y trapezoidales. Descubrieron que los cortes trapezoidales, que se parecen más a la forma de escamas de serpiente, le dieron al robot un paso más largo.
"Mostramos que las propiedades locomotoras de estas pieles de kirigami pueden aprovecharse equilibrando adecuadamente la geometría de corte y el protocolo de actuación", dijo Rafsanjani. "En adelante, estos componentes pueden optimizarse aún más para mejorar la respuesta del sistema."
"Creemos que nuestra estrategia basada en el kirigami abre caminos para el diseño de una nueva clase de rastreadores suaves", dijo Katia Bertoldi, profesora de mecánica aplicada William y Ami Kuan Danoff y autora principal del artículo ".los robots blandos del terreno podrían algún día viajar a través de entornos difíciles para misiones de exploración, inspección, monitoreo y búsqueda y rescate o realizar procedimientos médicos laparoscópicos complejos ".
Bertoldi también es Facultad Asociada del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard.
Esta investigación fue realizada por Yuerou Zhang, Bangyuan Liu y Shmuel M. Rubinstein, profesor asociado de Física Aplicada en SEAS. Fue respaldada por la National Science Foundation.
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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