Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una forma de construir robots blandos que son compactos, portátiles y multifuncionales. El avance fue posible mediante la creación de actuadores suaves y tubulares cuyos movimientos están controlados eléctricamente, lo que facilita su integración con pequeñoscomponentes electrónicos.
Como prueba de concepto, los ingenieros utilizaron estos nuevos actuadores para construir un robot blando que funciona con baterías que puede caminar sin ataduras sobre superficies planas y mover objetos. También construyeron una pinza blanda que puede agarrar y recoger objetos pequeños.
El equipo, dirigido por el profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de UC San Diego, Shengqiang Cai, publicó el trabajo el 11 de octubre Avances científicos .
Un problema con la mayoría de los actuadores blandos es que vienen con configuraciones voluminosas. Esto se debe a que sus movimientos se controlan bombeando aire o fluidos a través de las cámaras internas. Por lo tanto, construir robots con este tipo de actuadores requeriría unirlos a las bombas, grandes fuentes de energíay otro equipo especializado.
En el estudio actual, los ingenieros de UC San Diego crearon actuadores suaves que se controlan con electricidad. "Esta característica hace que nuestros actuadores tubulares sean compatibles con la mayoría de los dispositivos electrónicos y baterías de bajo costo disponibles comercialmente", dijo Cai.
Los actuadores están hechos de un tipo de material utilizado para músculos artificiales en robots, llamados elastómeros de cristal líquido. Están compuestos de moléculas de cristal líquido incrustadas en una red elástica de polímeros. Lo especial de estos materiales es que cambian de forma, se mueven y se contraenen respuesta a estímulos como el calor o la electricidad, similar a la forma en que los músculos se contraen en respuesta a las señales de las células nerviosas.
Para construir cada actuador, los ingenieros colocaron tres cables calefactores entre dos películas delgadas de elastómero de cristal líquido. El material se enrolla en un tubo, se estira previamente y se expone a la luz UV.
Cada cable calefactor puede controlarse independientemente para hacer que el tubo se doble en seis direcciones diferentes. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de uno o dos de los cables, calienta parte del tubo y hace que se doble en la dirección de esos cablesCuando se envía una corriente a través de los tres cables, todo el tubo se contrae, acortando su longitud. Cuando se apaga la electricidad, el tubo se enfría lentamente y vuelve a su forma original.
"El uso de un potencial eléctrico aplicado externamente facilita la programación de la posición de cada actuador tubular", dijo el primer autor Qiguang He, un estudiante de doctorado en ingeniería mecánica y aeroespacial en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de California en San Diego Jacobs.
La combinación de múltiples actuadores juntos permitió a los ingenieros construir diferentes tipos de robots blandos. Construyeron un robot ambulante sin ataduras usando cuatro actuadores como patas. Este robot funciona con una pequeña batería de litio / polímero a bordo. También construyeron una pinza blanda usandotres actuadores como dedos.
Cada robot tiene un microcontrolador integrado en el que los ingenieros programaron una secuencia de movimientos controlados eléctricamente para los actuadores. Esto permite que los robots se muevan independientemente.
El equipo ahora está trabajando en hacer actuadores suaves que se puedan mover más rápido. Los actuadores actuales tardan unos 30 segundos en plegarse y contraerse completamente, y hasta cuatro minutos para volver a sus formas originales. Esto se debe a que el material lleva un poco de tiempocalentar y enfriar por completo. El objetivo final es hacer actuadores que puedan contraerse y relajarse tan rápido como los músculos humanos, dijo.
Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Investigación Naval subvención N00014-17-1-2062 y la National Science Foundation subvención CMMI-1554212. Este trabajo se realizó en parte en la Infraestructura de Nanotecnología de San Diego SDNI enUC San Diego, miembro de la Infraestructura Nacional de Coordinación de Nanotecnología, que cuenta con el apoyo de la National Science Foundation subvención ECCS-1542148.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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