Robot de rastreo suave inspirado en Caterpillar accionado térmicamente

Los investigadores han desarrollado un robot blando inspirado en una oruga que puede moverse en dos direcciones diferentes controlando el calor suministrado.

El desarrollo de robots blandos que puedan moverse en dos direcciones diferentes es un gran desafío en la robótica blanda. La capacidad de los robots blandos para moverse en casi cualquier dirección se puede adaptar no solo para gatear o caminar, sino también para permitir movimientos similares a los de los músculos para realizar una variedad de tareas.

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado un robot blando similar a una oruga que puede moverse hacia adelante y hacia atrás y sumergirse en espacios reducidos. El movimiento de Caterpillar-Bot está impulsado por un patrón novedoso de nanocables plateados que usan calor para controlar cómo se dobla el robot, lo que permite a los usuarios dirigir el robot en cualquier dirección.

“Los calentadores de nanocables incorporados nos permiten controlar el movimiento del robot de dos maneras. Podemos controlar qué secciones del robot se flexionan controlando el patrón de calentamiento en el robot blando. Y podemos controlar hasta qué punto se doblan estas secciones controlando la cantidad de calor suministrada", dice Yong Zhu, autor correspondiente de la publicación.

El robot Caterpillar consta de dos capas de polímero que reaccionan de manera diferente cuando se exponen al calor. La capa inferior se encoge o contrae cuando se expone al calor. La capa superior se expande cuando se expone al calor. Un patrón de nanocables de plata está incrustado en la capa de polímero en expansión. El patrón contiene múltiples puntos de conducción a los que los investigadores pueden aplicar corriente eléctrica. Los investigadores pueden controlar qué secciones del patrón de nanocables se calientan aplicando una corriente eléctrica a diferentes puntos de conducción y controlar la cantidad de calor aplicando más o menos corriente.

El Caterpillar-Bot es capaz de empujarse hacia adelante y hacia atrás. Shuang Wu, el primer autor del artículo y becario postdoctoral en NC State, dijo: "En general, cuanto más corriente aplicamos, más rápido se moverá en cualquier dirección. Sin embargo, descubrimos que había un ciclo óptimo que le daba tiempo al polímero para enfriarse, lo que permitía que el "músculo" se relajara antes de volver a contraerse. Si tratábamos de conducir el robot Caterpillar demasiado rápido, el cuerpo no tenía tiempo de 'relajarse' antes de contraerse nuevamente, lo que afectaba su movimiento".

Los investigadores también demostraron que el movimiento del bot Caterpillar podría controlarse hasta el punto en que los usuarios pudieran dirigirlo por debajo de un espacio muy pequeño, similar a hacer que el robot se deslice por debajo de una puerta. Esencialmente, los investigadores podían controlar tanto el movimiento hacia adelante como hacia atrás, y qué tan alto se inclinaba el robot hacia arriba en cualquier punto del proceso.

Referencia: Shuang Wu et al, Robot de rastreo suave inspirado en Caterpillar con accionamiento térmico programable distribuido, avances científicos (2023).

DOI: 10.1126/sciadv.adf8014. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf8014

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