Robots blandos magnéticos basados ​​en fibra: electrónica para usted


Los investigadores del MIT integran la fabricación basada en fibra y la programación magnética para desarrollar robots blandos magnéticos para locomotoras.

Fibras con diferentes áreas de sección transversal, rellenas con un compuesto de elastómero magnético. Fibras con áreas de sección transversal de (a) 1000 × 500 µm2 y (b) 500 × 200 µm2. Barra de escala = 500 µm. Crédito de la foto: Materiales Avanzados (2023). DOI: 10.1002/adma.202301916
Fibras con diferentes áreas de sección transversal, rellenas con un compuesto de elastómero magnético. Fibras con áreas de sección transversal de (a) 1000 × 500 µm2 y (b) 500 x 200 µm2. Barra de escala = 500 µm. Crédito: Materiales avanzados (2023). DOI: 10.1002/adma.202301916

Los robots blandos controlados magnéticamente son sistemas robóticos flexibles que utilizan campos magnéticos para manipular su forma y movimiento. Los desafíos en el desarrollo de robots blandos controlados magnéticamente incluyen el diseño de actuación magnética, la fuente de alimentación, la integración, la seguridad, etc.

Los investigadores del MIT han combinado sistemas de fabricación basados ​​en fibra con métodos de programación mecánicos y magnéticos para crear robots blandos magnéticos capaces de moverse bajo campos magnéticos unidireccionales. Los investigadores están abordando los desafíos de desarrollar robots blandos controlados magnéticamente, habilitando estructuras 3D con funcionalidad mejorada y superando los problemas de escalado, producción e implementación que enfrentaron los equipos anteriores.

El volumen del equipo requerido es un obstáculo importante para usar imanes para controlar robots blandos.Para resolver este problema, el equipo utilizó actuadores basados ​​en fibra y compuestos de elastómero magnético. Además, superaron el desafío de la producción al fabricar los actuadores mediante estirado térmico, lo que permitió el desarrollo de un material ferromagnético flexible. Luego, cada estructura fue sometida a una tensión que hizo que adoptara una configuración helicoidal. Esta disposición particular facilitó el plegado en varios lugares, lo que permitió un estrechamiento y una relajación que recuerdan al movimiento de las orugas. La flexibilidad general se ha incrementado mediante la incorporación de puntos de plegado adicionales. Para imitar el movimiento bípedo, se introdujeron puntos de pliegue especiales para convertir estructuras segmentadas en formas lineales de piernas y pies.

Los robots 3D resultantes demostraron que pueden controlarse variando la tensión ejercida sobre un robot determinado y ajustando la fuerza de un campo magnético. Esto creó robots con forma de gusano, algunos capaces de gatear y otros de caminar. Los investigadores enfatizan que la locomoción se indujo utilizando un campo magnético colocado ortogonalmente al plano de movimiento. Además, los robots podrían programarse para transportar carga o realizar acciones sincronizadas con otros robots similares, demostrando su potencial para tareas cooperativas.

El equipo de investigación destaca la escalabilidad del diseño del robot, que abre posibilidades para el uso de robots blandos controlados magnéticamente en diversas aplicaciones biomédicas y técnicas.

Referencia: Youngbin Lee et al., Robots blandos basados ​​en fibra accionados magnéticamente, Materiales avanzados (2023). DOI: 10.1002/adma.202301916

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