Investigadores de Georgia Tech recientemente presentó un logro impresionante: Un robotic suave de 5 pulgadas de largo que puede catapultarse a ten pies en el aire, la altura de un aro de baloncesto, sin piernas. El diseño se inspiró en el humilde nematodo, un pequeño gusano redondo más delgado que un cabello humano que puede saltar muchas veces la longitud de su cuerpo.
Al pellizcar su cuerpo en torceduras apretadas, el gusano almacena energía elástica y luego de repente lo libera, arrojándose hacia el cielo o hacia atrás como una gimnasta acrobática. Los ingenieros imitaron esta moción. Su robotic “SoftJM” es esencialmente una varilla de silicona versatile con una columna vertebral rígida de fibra de carbono. Dependiendo de cómo se dobla, puede saltar hacia adelante o hacia atrás, aunque no tenga ruedas ni piernas.
En acción, el robotic inspirado en nematodos se enrolla muy parecido a una persona en cuclillas, luego explosivamente los nocturnos para saltar. Una cámara de alta velocidad muestra cómo el gusano curva su cabeza hacia arriba y se torce en el medio de su cuerpo para saltar hacia atrás, luego endereza y torcedura en la cola para saltar hacia adelante.
El equipo de Georgia Tech descubrió que estas curvas apretadas, normalmente un problema en mangueras o cables, en realidad dejan que el gusano y el robotic almacenen mucha más energía. Como señaló un investigador, las pajitas o las mangueras torcidas son inútiles, pero un gusano rizado actúa como un resorte cargado. En el laboratorio, el robotic suave reproducido Este truco: “pellizca” su medio o cola, se tensa y luego se libera en una explosión (aproximadamente una décima parte de un milisegundo) para volar en el aire.
Robots suaves en ascenso
Comfortable Robotics es un campo joven pero de rápido crecimiento que a menudo toma señales de la naturaleza. A diferencia de las máquinas de metallic rígidas, los robots blandos están hechos de materiales flexibles que pueden exprimirse, estirarse y adaptarse a su entorno. Los primeros hitos en el campo incluyen Octobot de Harvard – Un robotic autónomo hecho completamente de canales de silicona y fluido, sin piezas rígidas, inspiradas en los músculos de pulpo. Desde entonces, los ingenieros han construido una colección de máquinas blandas: desde rastreadores con forma de gusanos y pilotas gelificadas hasta “trajes exo” portátiles y robots en forma de vid.
Por ejemplo, los investigadores de Yale crearon un robotic suave inspirado en la tortuga cuyas piernas cambian entre las aletas de disquete y las “patas de tierra” firmes dependiendo de si está nadando o caminando. En UCSB, los científicos hicieron un robotic en forma de enredadera que crece hacia la luz usando solo “piel” wise a la luz: se extiende literalmente a través de espacios estrechos como un tallo de plantas. Estas y otras innovaciones biológicas muestran cómo los materiales blandos pueden crear nuevos modos de movimiento.
En normal, los seguidores dicen que los robots blandos pueden ir en lugares que los robots tradicionales no pueden. El Notas de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. que las máquinas blandas adaptativas “exploran espacios previamente inalcanzables por los robots tradicionales”, incluso dentro del cuerpo humano. Algunos robots blandos tienen “pieles” programables que cambian de rigidez o shade para mezclar o agarrar objetos. Los ingenieros también están explorando técnicas de origami/kirigamipolímeros de memoria de forma y otros trucos para que estos robots puedan reconfigurar la mosca.
Ingeniería de movimiento versatile
Hacer un movimiento de robotic suave como un animal viene con grandes desafíos. Sin articulaciones o motores duros, los diseñadores deben confiar en las propiedades del materials y la geometría inteligente. Por ejemplo, el saltador de Georgia Tech tuvo que incluir una columna vertebral de fibra de carbono dentro de su cuerpo gomoso para que la acción de primavera sea lo suficientemente potente. La integración de sensores y sistemas de management también es complicado. Como Los ingenieros de Penn State señalanla electrónica tradicional es rígida y congelaría un robotic suave en su lugar.
Para hacer que su pequeño robotic de rescate de rastreo sea “inteligente”, tuvieron que extender los circuitos flexibles cuidadosamente por el cuerpo para que aún pudiera doblarse. Incluso encontrar fuentes de energía es más difícil: algunos robots blandos usan campos magnéticos externos o aire presurizado porque llevar una batería pesada los pesaría.
Los robots suaves inspirados en nematodos de Georgia Tech (Foto: Candler Hobbs)
Otro obstáculo es explotar la física correcta. El equipo de Nematode-Robotic aprendió que los kinks realmente ayudan. En un tubo de goma regular, una torcedura se detiene rápidamente; Pero en un gusano suave, construye lenta la presión interna, lo que permite una flexión mucho más antes de liberar. Al experimentar con simulaciones e incluso modelos de globo llenos de agua, los investigadores mostraron que su cuerpo versatile podría contener mucha energía elástica cuando se dobla, luego desatarla en un salto rápido. El resultado es notable: desde el descanso, el robotic puede saltar 10 pies de altura, repetidamente, simplemente flexionando su columna vertebral. Estos avances: encontrar formas de almacenar y liberar Energía en materiales gomosos: son típicos de la ingeniería de robótica blanda.
Tolvas y ayudantes del mundo actual
¿Para qué son buenos todos estos robots suaves? En principio, pueden abordar situaciones demasiado peligrosas o incómodas para las máquinas rígidas. En las zonas de desastre, por ejemplo, los bots suaves pueden meterse debajo de los escombros o en edificios colapsados para encontrar sobrevivientes. Penn State mostró un prototipo controlado suave controlado magnéticamente que podría navegar por escombros ajustados o incluso moverse a través de canales del tamaño de un recurso sanguíneo.
En medicina, los robots blandos microscópicos podrían entregar medicamentos directamente en el cuerpo. En un estudio del MIT, se imaginó un robotic blando delgado como hilo para flotar a través de arterias y coágulos claros, potencialmente tratando los accidentes cerebrovasculares sin cirugía abierta. Los científicos de Harvard también están trabajando en exoesqueletos portátiles suaves, una manga inflable ligera que ayudó a los pacientes con ELA a levantar un hombro, mejorando inmediatamente su rango de movimiento.
Las agencias espaciales también están mirando saltos suaves. Las ruedas pueden atascarse en enviornment o rocas, pero un robotic de salto podría saltar sobre cráteres y dunas. La NASA incluso está imaginando nuevos saltadores para la luna y las lunas heladas. En un concepto, un bot del tamaño de una pelota de fútbol llamado GORRIÓN Usaría jets de vapor (desde hielo hervido) para saltar muchas millas a través de Europa o Encelado. En la baja gravedad de esas lunas, un pequeño salto es muy largo: los científicos señalan que el salto de un metro de un robotic en la Tierra podría llevarlo a cien metros en Encelado. La concept es que docenas de estas tolvas podrían enjambrar a través del terreno alienígena “con complete libertad para viajar” donde los rovers con ruedas se detendrían. De vuelta en la Tierra, los futuros puentes suaves podrían ayudar en misiones de búsqueda y rescate saltando sobre ríos, barro o terreno inestable que detendría los robots convencionales.
Los robots blandos también están encontrando trabajo en la industria y la agricultura. NSF señala que podrían convertirse en ayudantes seguros en los pisos de fábrica o en las granjas, porque cumplen si un humano está en el camino. Los investigadores incluso han construido pinzas suaves que eligen gentilmente frutas delicadas sin lastimarla. La flexibilidad de las máquinas blandas significa que pueden actuar en lugares demasiado pequeños o flexibles para dispositivos rígidos.
Al last, los expertos creen que Comfortable Robotics cambiará fundamentalmente muchos campos. Desde gusanos hasta trajes portátiles y tolvas lunares, este hilo de investigación muestra cómo estudiar criaturas pequeñas puede producir grandes saltos en la tecnología.
