Mao et. Alabama.
Científicos de la Universidad Johannes Kepler (JKU) han creado robots blandos dirigibles que son capaces de correr, nadar y saltar a altas velocidades. Durante las pruebas, los robots alcanzaron una velocidad de 70 BL/s (longitud del cuerpo por segundo). Estos resultados son sorprendentes porque incluso un guepardo (el animal terrestre más rápido de la Tierra) solo puede correr hasta 23 BL/s. Pero no esperes récords absolutos de velocidad, ya que los robots tienen cuerpos a escala milimétrica, aunque estas diminutas máquinas son probablemente los robots blandos más rápidos del planeta.
Los robots blandos son diferentes de los robots convencionales que se ven en fábricas, restaurantes y exposiciones científicas. Se construyen utilizando materiales flexibles como polímeros y aleaciones con memoria de forma (estas aleaciones cambian de forma con un cambio de temperatura). Los materiales blandos permiten que los robots funcionen de manera similar a la de un organismo vivo (o un tejido vivo). Por el contrario, los robots convencionales están hechos de materiales rígidos como plástico, aluminio y metal.
Durante mucho tiempo, los científicos han estado tratando de crear robots blandos lo suficientemente rápidos para trabajar en entornos extremos donde ninguna otra máquina funcionaría. Estos robots podrían desempeñar un papel importante en el campo de la medicina. Por ejemplo, los robots ultrarrápidos podrían reemplazar métodos invasivos como una colonoscopia. Los médicos podrían usar robots suaves y rápidos para detectar anomalías en los órganos del cuerpo (como el estómago) que son difíciles de examinar con los robots de diagnóstico convencionales.
Construcción de robots ultrarrápidos
Los robots ultrarrápidos están fabricados con una aleación de metal líquido llamada galinstan. Se compone de estaño (Sn), galio (Ga) e indio (In). Galinstan no se usa comúnmente para crear robots blandos; en su mayoría están hechos de elastómeros a base de silicona. Cuando se le preguntó sobre la razón detrás de esto, el primer autor del estudio y físico de materia blanda en JKU, el Dr. Guoyong Mao, dijo a Ars Technica: “La propiedad más importante de este material es que es líquido a temperatura ambiente, mientras que también tiene una alta conductividad, lo que lo hace útil para construir bobinas blandas y deformables”.
Los investigadores emplearon tecnología de impresión 3D de metal líquido para formar las bobinas de galinstan. Estas bobinas impresas en 3D luego se incrustaron en cubiertas elastoméricas que las mantienen unidas con un actuador que controla su estado. Esto produce un robot electromagnético suave en forma de bobina (SEMR) capaz de proporcionar una actuación y propulsión rápidas. Los investigadores equipan además a los robots con pies en forma de L o en forma de diente de sierra en función de los sustratos por los que se moverán.
Los SEMR funcionan con baterías de polímero de litio y su movimiento ultrarrápido es impulsado por actuadores electromagnéticos (componentes que convierten la energía eléctrica en energía mecánica). Los actuadores son componentes magnéticamente sensibles y, por lo tanto, los robots de movimiento rápido se pueden controlar fácilmente mediante un campo magnético estático. Durante las pruebas, los robots atados podían moverse a 35 BL/s en un avión y 70 BL/s en una superficie 3D plegada. Además, nadaron a 4,8 BL/s cuando se probaron en el agua. “Creemos que esta es una tecnología nueva y prometedora en el campo de la robótica que tiene un gran potencial en el futuro. No pudimos encontrar ninguna tecnología similar, utilizando un material suave y funcional, que pueda realizar tantas tareas a una velocidad tan alta”, dijo Mao.
El futuro de los robots blandos ultrarrápidos
Los investigadores también realizaron pruebas de velocidad con prototipos de robots blandos sin ataduras y lograron una velocidad de natación de 1,8 longitudes corporales por segundo (BL/s) y una velocidad máxima de carrera de 2,1 BL/s. Los investigadores ahora planean mejorar la eficiencia y el rendimiento de los robots sin ataduras.
Mao y su equipo también dicen que el desarrollo de más SERM a escala milimétrica utilizando impresión 3D líquida podría allanar el camino para robots más grandes y ultrarrápidos en el futuro.
Existen varios tipos de robots blandos; algunos podrían ayudarnos a eliminar los desechos plásticos de los océanos, y otros podrían permitirnos estudiar los cálidos desiertos lunares y marcianos. La velocidad es un gran factor limitante para todas estas máquinas blandas. La tecnología detrás de los SEMR ultrarrápidos tiene el potencial de abordar ese límite.
Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32123-4 (Acerca de los DOI)
Rupendra Brahambhatt es una periodista y cineasta experimentada. Cubre noticias de ciencia y cultura, y durante los últimos cinco años ha estado trabajando activamente con algunas de las agencias de noticias, revistas y marcas de medios más innovadoras que operan en diferentes partes del mundo.