Los ingenieros de Caltech y ETH Zurich han desarrollado robots capaces de autopropulsarse sin utilizar motores, servos o fuentes de alimentación. En cambio, estos primeros dispositivos de su tipo se mueven a través del agua a medida que el material con el que se construyen se deforma concambios de temperatura.
El trabajo desdibuja el límite entre los materiales y los robots. En los dispositivos autopropulsados, el material en sí mismo hace que la máquina funcione. "Nuestros ejemplos muestran que podemos usar materiales estructurados que se deforman en respuesta a señales ambientales, para controlar y propulsar robots", dice Daraio, profesor de ingeniería mecánica y física aplicada en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Caltech, y autor correspondiente de un artículo que revela los robots que aparecen en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 15 de mayo
El nuevo sistema de propulsión se basa en tiras de un polímero flexible que se enrolla cuando está frío y se estira cuando está caliente. El polímero se coloca para activar un interruptor dentro del cuerpo del robot, que a su vez está unido a una paleta que lo rema hacia adelante comoun bote de remos
El interruptor está hecho de un elemento biestable, que es un componente que puede ser estable en dos geometrías distintas. En este caso, está construido a partir de tiras de un material elástico que, cuando es empujado por el polímero, se ajusta desde una posicióna otro.
Cuando el robot frío se coloca en agua tibia, el polímero se estira, activa el interruptor y la liberación repentina de energía resultante empuja al robot hacia adelante. Las tiras de polímero también se pueden "ajustar" para dar respuestas específicas en diferentes momentos:es decir, una tira más gruesa tardará más en calentarse, estirarse y, en última instancia, activar su pala que una tira más delgada. Esta capacidad de ajuste le permite al equipo diseñar robots capaces de girar y moverse a diferentes velocidades.
La investigación se basa en el trabajo anterior de Daraio y Dennis Kochmann, profesor de aeroespacial en Caltech. Usaron cadenas de elementos biestables para transmitir señales y construir puertas lógicas similares a las de una computadora.
En la última iteración del diseño, el equipo y los colaboradores de Daraio pudieron vincular los elementos de polímero y los interruptores de tal manera que un robot de cuatro palas se impulsara hacia adelante, dejando caer una pequeña carga útil en este caso, unficha con un sello Caltech estampado en él, y luego remar hacia atrás.
"Combinando movimientos simples juntos, pudimos integrar la programación en el material para llevar a cabo una secuencia de comportamientos complejos", dice el investigador postdoctoral de Caltech Osama R. Bilal, coautor del artículo del PNAS. En el futuro, másSe pueden agregar funcionalidades y capacidades de respuesta, por ejemplo, utilizando polímeros que responden a otras señales ambientales, como el pH o la salinidad. Las versiones futuras de los robots podrían contener derrames químicos o, en menor escala, entregar medicamentos, dicen los investigadores.
Actualmente, cuando los elementos biestables se rompen y liberan su energía, deben reiniciarse manualmente para que funcionen nuevamente. A continuación, el equipo planea explorar formas de rediseñar los elementos biestables para que se reinicien automáticamente cuando la temperatura del agua cambie nuevamente- haciéndolos potencialmente capaces de nadar indefinidamente, siempre que la temperatura del agua siga fluctuando.
Video disponible en: http://youtu.be/tBxb1A6boTI
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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