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Los científicos lograron un gran avance en robótica con un robot que cambia de forma y que puede cambiar entre estados líquidos y metálicos para navegar en entornos complejos sin comprometer la fuerza.
Debido a que pueden ser tanto blandos como duros, los pequeños robots inspirados en pepinos de mar pueden superar las limitaciones de los robots que son solo uno u otro y, por lo tanto, tienen el potencial de proporcionar una mayor utilidad en áreas como el ensamblaje de productos electrónicos e incluso aplicaciones médicas. .
Los investigadores hicieron que los robots navegaran a través de obstáculos, retiraran o entregaran objetos a un modelo de estómago humano e incluso se licuaran para escapar de una jaula antes de volver a transformarse en su forma humanoide original.
«Dar a los robots la capacidad de cambiar entre estado líquido y sólido les da más funcionalidad». dice el ingeniero Chengfeng Pan de la Universidad China de Hong Kong en China.
Hay muchas aplicaciones potenciales para los robots pequeños que pueden navegar en lugares que son demasiado pequeños o desordenados para que los humanos los operen con herramientas convencionales, desde trabajos de reparación complejos hasta la administración de medicamentos específicos. Pero los materiales duros no son los mejores para navegar en espacios confinados o esquinas estrechas, mientras que los robots blandos y más flexibles tienden a ser débiles y más difíciles de controlar.
Para encontrar un compromiso, un equipo de investigadores de la Universidad Sun Yat-sen de China, dirigido por Pan y su colega Qingyuan Wang, recurrió a la naturaleza como fuente de inspiración. Animales como los pepinos de mar pueden alterar la rigidez de sus tejidos para mejorar el apalancamiento y limitar el daño físico, mientras que los pulpos pueden alterar la rigidez de sus brazos para camuflarse, manipular objetos y moverse.
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Para diseñar un robot que pudiera hacer esto, los investigadores necesitaban un material no tóxico que pudiera cambiar fácilmente entre estados blandos y duros a temperatura ambiente. Se convirtieron en galio, un metal blando con un punto de fusión de 29,76 grados Celsius (85,57 grados Fahrenheit) a presión estándar, solo unos pocos grados por debajo de la temperatura promedio del cuerpo humano. Puedes derretir galio simplemente sosteniéndolo en tu mano.
Los investigadores incrustaron partículas magnéticas en una matriz de galio, creando lo que ellos llaman una «máquina de transición de fase sólido-líquido magnéticamente activa».
«Aquí, las partículas magnéticas tienen dos funciones». dice Carmel Majidi, ingeniero mecánico de la Universidad Carnegie Mellon, uno de los autores principales del artículo del equipo.
“Una es que hacen que el material responda a un campo magnético cambiante, por lo que puede calentar el material por inducción y provocar un cambio de fase. Pero las partículas magnéticas también dan movilidad a los robots y la capacidad de moverse en respuesta. campo magnético.»
Después de probar para ver si la transición de sólido a líquido era reversible (lo era), los investigadores sometieron a sus diminutos robots a una serie de pruebas. Los robots podrían saltar sobre pequeñas trincheras, trepar obstáculos e incluso dividirse para realizar tareas conjuntas, moviendo objetos antes de reunirse y volver a unirse.
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Incluso tenían una pequeña versión humanoide en forma de una figura de Lego que se derritió para escapar de una pequeña celda de prisión. rompiendo los barrotes y se volvió a formar del otro lado en homenaje a una escena de Terminator 2.
Luego, el equipo exploró aplicaciones prácticas. Crearon un modelo de un estómago humano e instruyeron al robot para tragar y expulsar un objeto pequeño dentro de él, como una forma útil de quitar las baterías tragadas, y luego hacer lo contrario entregando el objeto. el equipo espera poder suministrar medicamentos.
Para reparar un circuito, los robots podrían navegar hasta los circuitos y fundirlos para actuar como conductores y soldaduras. e incluso actúa como un sujetador al fluir hacia los casquillos de los tornillos roscados y sujetarlos para realizar la función de un perno sin necesidad de que nadie lo sujete en su lugar.
Para aplicaciones del mundo real, el cambiador de fase necesitará algún refinamiento. Por ejemplo, dado que el cuerpo humano está por encima del punto de fusión del galio puro, un robot con fines biomédicos podría tener una matriz de aleación a base de galio que elevaría el punto de fusión manteniendo la funcionalidad.
Eso, dicen los investigadores, aún no se ha estudiado en detalle.
«El trabajo futuro debería explorar más a fondo cómo se pueden usar estos robots en un contexto biomédico». majidi dice.
«Lo que estamos mostrando son solo demostraciones únicas, pruebas de concepto, pero se necesitará mucho más estudio para descubrir cómo podría usarse realmente para la administración de medicamentos o la eliminación de objetos extraños».
El estudio ha sido publicado Artículo:.
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