Robots resistentes y autorreparables del tamaño de un insecto

Investigadores del MIT han desarrollado un robot blando inspirado en un abejorro que sigue volando incluso después de que se corta el 20% de la punta de su ala.

Se estima que una abeja recolectora encuentra una flor aproximadamente una vez por segundo, dañando sus alas con el tiempo. A pesar de las pequeñas grietas o agujeros en sus alas, los abejorros todavía pueden volar. Por otro lado, perfora los motores de las alas del robot o corta parte de su hélice y caerá al suelo.

Los investigadores del MIT han desarrollado técnicas de reparación que permiten que un robot volador del tamaño de un insecto sufra daños severos en los actuadores, o músculos artificiales, que impulsan sus alas, pero aún así volar de manera efectiva. Optimizaron estos músculos artificiales para permitir que el robot aísle mejor los defectos y supere defectos menores, como pequeños agujeros en el actuador. Además, demostraron un método novedoso de reparación por láser que puede ayudar al robot a recuperarse de daños graves, como un incendio que queme el dispositivo.

Usando sus técnicas, un robot dañado pudo mantener un rendimiento de nivel de vuelo después de que uno de sus músculos artificiales fuera golpeado por 10 agujas, y el actuador aún podía funcionar después de que se le quemara un gran agujero. Sus métodos de reparación permitieron que un robot siguiera volando incluso después de que los investigadores cortaran el 20% de la punta de su ala.

Las alas en cada esquina funcionan con actuadores de elastómero dieléctrico (DEA), que son músculos artificiales suaves que utilizan fuerzas mecánicas para batir las alas rápidamente. Estos músculos artificiales están hechos de capas de elastómero intercaladas entre dos electrodos delgados como una oblea y luego enrollados en un tubo blando. Cuando se aplica voltaje al DEA, los electrodos comprimen el elastómero, lo que hace que el ala se mueva. Hace unos 15 años, los investigadores descubrieron que podían prevenir las fallas de DEA debido a un pequeño defecto mediante un fenómeno físico conocido como autolimpieza. En este proceso, la aplicación de un alto voltaje al DEA separa el electrodo local alrededor de un pequeño defecto y lo aísla del resto del electrodo, lo que permite que el músculo artificial continúe funcionando.

Después de perfeccionar sus técnicas, los investigadores realizaron pruebas en actuadores dañados: algunos habían sido golpeados por muchas agujas, mientras que otros tenían agujeros quemados. Midieron qué tan bien se desempeña el robot en las pruebas de aleteo, lanzamiento y vuelo estacionario. Incluso con los DEA dañados, las técnicas de reparación permitieron que el robot mantuviera su rendimiento de vuelo, con errores de altitud, posición y actitud que variaban muy poco de los de un robot sin daños. Con la cirugía láser, un DEA que hubiera sido irreparable podría restaurar el 87 por ciento de su rendimiento.

Referencia: Suhan Kim et al., Recuperación de errores asistida por láser para actuadores de elastómero dieléctrico en robots voladores, Robótica Científica (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.adf4278. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adf4278