Un paso más cerca de robots reales

(Última Actualización: abril 14, 2018)

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Los investigadores de Columbia Engineering han resuelto un problema de larga data en la creación de robots suaves sin torsión cuyas acciones y movimientos pueden ayudar a imitar los sistemas biológicos naturales.

Un grupo en el laboratorio de Creative Machines dirigido por Hod Lipson, profesor de ingeniería mecánica, ha desarrollado un músculo blando sintético que se puede imprimir en 3D, un tejido artificial único con una capacidad de expansión intrínseca que no requiere un compresor externo o equipos de alto voltaje como los músculos previos requeridos.

El nuevo material tiene una densidad de deformación (extensión por gramo) que es 15 veces mayor que el músculo natural, y puede levantar 1000 veces su propio peso.
Sus hallazgos se describen en un nuevo estudio publicado hoy por Nature Communications («Soft Material for Soft Actuators«).



Anteriormente ningún material ha sido capaz de funcionar como un músculo blando debido a una incapacidad para exhibir las propiedades deseadas de alto esfuerzo de accionamiento y alta deformación. Las tecnologías de actuador suave existentes se basan típicamente en el inflado neumático o hidráulico de pieles de elastómero que se expanden cuando se les suministra aire o líquido. Los compresores externos y el equipo de regulación de la presión requerido para tales tecnologías previenen la miniaturización y la creación de robots que pueden moverse y trabajar de forma independiente.


«Hemos estado dando grandes pasos hacia la fabricación de mentes de robots, pero los cuerpos de robots siguen siendo primitivos», dijo Hod Lipson. «Esta es una gran pieza del rompecabezas y, al igual que la biología, el nuevo actuador puede ser moldeado y remodelado de mil maneras. Hemos superado una de las últimas barreras para hacer robots realistas «.


Inspirado en los organismos vivos, la robótica de material blando es muy prometedora para las áreas en las que los robots necesitan ponerse en contacto e interactuar con los seres humanos, como la fabricación y la asistencia sanitaria. A diferencia de los robots rígidos, los robots blandos pueden reproducir el movimiento natural – agarre y manipulación – para proporcionar asistencia médica y otros tipos de asistencia, realizar tareas delicadas o recoger objetos suaves.


Para lograr un actuador con alta tensión y alta tensión junto con baja densidad, el autor principal del estudio Aslan Miriyev, investigador postdoctoral en el laboratorio de Creative Machines, utilizó una matriz de caucho de silicona con etanol distribuida en microburbujas. La solución combinó las propiedades elásticas y los atributos de cambio de volumen extremo de otros sistemas de materiales, al mismo tiempo que era fácil de fabricar, de bajo costo y fabricado con materiales ambientalmente seguros.

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Después de ser impreso 3D en la forma deseada, el músculo artificial fue accionado eléctricamente usando un alambre resistivo delgado y de baja potencia (8V). Se probó en una variedad de aplicaciones robóticas donde mostró una capacidad significativa de expansión-contracción, siendo capaz de expandirse hasta 900% cuando se calienta eléctricamente a 80 ° C. A través de controles de computadora, la unidad autónoma es capaz de realizar tareas de movimiento en casi cualquier diseño.


«Nuestro material funcional suave puede servir como músculo blando robusto, posiblemente revolucionando la forma en que las soluciones robóticas blandas están diseñadas hoy», dijo Miriyev. «Puede empujar, tirar, doblar, girar y levantar peso. Es el equivalente material artificial más cercano que tenemos a un músculo natural «.


Los investigadores seguirán construyendo sobre este desarrollo, incorporando materiales conductores para reemplazar el cable incrustado, acelerando el tiempo de respuesta del músculo y aumentando su vida útil. A largo plazo, involucrarán inteligencia artificial para aprender a controlar el músculo, lo cual puede ser un último hito para replicar el movimiento natural.

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