Científicos de la Universidad de Princeton y la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrollaron un nuevo robot origami en forma de “oruga”. Este novedoso dispositivo es capaz de doblarse y girar a través de laberintos con facilidad, debido a que puede aplanarse y extenderse formando cilindros, así lo dio a conocer Princeton en un comunicado de prensa.
Este nuevo robot “oruga” es el resultado de combinar la antigua técnica china de plegado de papel, origami, y la ciencia de materiales moderna. Fue creado de segmentos cilíndricos modulares que pueden funcionar de forma independiente o unirse para formar una unidad más larga. Además, contribuyen a la capacidad del robot para moverse y dirigirse. Este nuevo sistema permite al robot flexible avanzar y retroceder, recoger carga y formar formaciones más largas.
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De acuerdo con Tuo Zhao, investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton, la capacidad del robot para ensamblarse y dividirse en movimiento permite que el sistema funcione como un sólo robot o como un enjambre.
“Cada segmento puede ser una unidad individual, y pueden comunicarse entre sí y ensamblarse cuando se les ordene. Se pueden separar fácilmente y utilizamos imanes para conectarlos”, dijo Zhao.
La versión actual del robot tiene una velocidad limitada y están trabajando para aumentar la locomoción en generaciones posteriores.
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¿Cómo fue posible esto?
Los investigadores comenzaron construyendo su robot a partir de segmentos cilíndricos que presentaban una forma de origami llamada patrón Kresling. El patrón permite que cada segmento se gire formando un disco aplanado y se expanda nuevamente hasta formar un cilindro.
Al plegar parcialmente una sección del cilindro, los investigadores pueden introducir una curvatura lateral en un segmento del robot. Al combinar pequeñas curvas, el robot cambia de dirección a medida que avanza.
Uno de los aspectos más desafiantes del trabajo implicó el desarrollo de un mecanismo para controlar los movimientos de flexión y plegado utilizados para impulsar y dirigir el robot. Para ello, investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte usaron dos materiales que se encogen o expanden de manera diferente cuando se calientan (elastómero de cristal líquido y poliimida) y los combinaron en tiras finas a lo largo de los pliegues del patrón Kresling.
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Los investigadores también instalaron un calentador delgado y estirable hecho de una red de nanocables de plata a lo largo de cada pliegue. La corriente eléctrica en el calentador de nanocables calienta las tiras de control y la diferente expansión de los dos materiales introduce un pliegue en la tira.
Al calibrar la corriente y el material utilizado en las tiras de control, los investigadores pueden controlar con precisión el plegado y la flexión para impulsar el movimiento y la dirección del robot.
Robots origami
Tuo Zhao, junto a Glaucio Paulino y Margareta Engman Augustine han creado un conjunto de investigaciones que utliza el origami a una amplia gama de aplicaciones de ingeniería. Desde dispositivos médicos hasta la industria aeroespacial y la construcción.
“Hemos creado un robot de origami modular suave, plug-and-play, de inspiración biológica, habilitado por accionamiento electrotérmico con calentadores altamente flexibles y adaptables. Esta es una tecnología muy prometedora con potencial de traducción a robots que pueden crecer, curarse y adaptarse según la demanda”, dijo Paulino.
Tuo Zhao, investigador postdoctoral, con patrones de origami. Foto: Frank Wojciechowski (Universidad de Princeton).
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“El concepto de robots blandos modulares puede proporcionar información sobre futuros robots blandos que podrán crecer, repararse y desarrollar nuevas funciones”, señalaron los expertos en un artículo publicado el pasado 6 de Mayo en la revista especializada PNAS.
Zhao dijo que los investigadores también planean experimentar con diferentes formas, patrones e inestabilidad para mejorar tanto la velocidad como la dirección.
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