Un equipo de ingenieros de la Universidad de Princeton ha desarrollado una nueva clase de robots híbridos (blandos y rígidos) capaces de moverse sin necesidad de motores, engranajes ni controles neumáticos externos.
El grupo de investigación, liderado por los profesores Emily Davidson y Glaucio Paulino, ha logrado combinar elastómeros de cristal líquido impresos en 3D con electrónica flexible y técnicas de plegado basadas en el origami.
El estudio, publicado el 21 de marzo en la revistaAdvanced Functional Materials, detalla la creación de un robot reconfigurable capaz de realizar movimientos repetitivos sin presentar un desgaste perceptible.
Como prueba de concepto, el equipo construyó un robot con la forma de una grulla de origami. Al recibir corriente eléctrica, la grúa bate sus alas gracias al calentamiento localizado de un polímero especializado.
Movimiento programable mediante control térmico
El sistema utiliza una impresora 3D para depositar polímero fundido en zonas con patrones específicos. Este polímero, un elastómero de cristal líquido, posee una estructura molecular interna ordenada.
Al programar la impresora para variar la orientación de estas moléculas, los investigadores crearon bisagras de material que se doblan en direcciones preestablecidas al calentarse.
Para permitir el control, el equipo integró placas de circuito impreso flexibles directamente en el material durante el proceso de impresión. Esta integración permite que el robot caliente áreas específicas de la estructura polimérica con gran precisión.
"La capacidad de codiseñar las bisagras de elastómero de cristal líquido y las placas de circuito impreso flexibles para impulsar la actuación hizo que la fabricación y el control de estos robots híbridos fueran viables", afirmó Davidson.
La inclusión de sensores de temperatura permite un control de bucle cerrado, lo que permite al robot ejecutar secuencias programables en tiempo real. Los pequeños errores que surgen durante los cambios de forma repetitivos son corregidos por el software mediante el uso de estos sensores.
Esta tecnología podría derivar, en el futuro, en implantes médicos capaces de administrar fármacos dentro del cuerpo o en robots diseñados para explorar entornos peligrosos.
El equipo de Paulino ya ha utilizado anteriormente principios de origami para diseñar robots segmentados capaces de navegar por trayectorias complejas, así como sistemas que funcionan como computadoras mecánicas.