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Aug 02, 2023

una poliamida

Artículo del 24 de julio de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la calidad del contenido.

Reportaje del 24 de julio de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

En las últimas décadas, los expertos en robótica han estado desarrollando robots cada vez más sofisticados inspirados en la naturaleza y los organismos vivos. Al emular de manera realista procesos biológicos y comportamientos animales, estos robots a menudo pueden navegar en diferentes entornos y abordar problemas del mundo real de manera muy efectiva.

Un equipo de investigación del Instituto Indio de Tecnología de Indore y del Instituto Indio de Tecnología de Jodhpur desarrolló recientemente un nuevo robot bioinspirado que se ve y se mueve como una medusa. Este robot, presentado en el International Journal of Intelligent Robots and Applications, podría utilizarse para monitorear de forma remota la vida marina o realizar otras misiones bajo el agua.

"Se fabricó un novedoso robot de medusa blando flexible a base de poliimida accionado por una aleación con memoria de forma [SMA] y se imitó el pulso y el proceso de recuperación de la medusa", escribieron Muralidharan, Saini y sus colegas en su artículo. "La técnica existente de fabricación de tentáculos con alambre incrustado de SMA es un proceso que requiere mucho tiempo y cansa a los humanos. La estructura propuesta es novedosa, rentable y fácil de fabricar con un consumo de tiempo muy inferior en comparación con los métodos convencionales basados ​​en moldes".

Para crear su robot, Muralidharan, Saini y sus colegas primero cortaron láminas de poliamida Kapton (es decir, una cinta a base de poliamida) de 75 μm de espesor en una estructura simétrica que se asemeja al cuerpo de una medusa, con un diámetro de 25 cm. Luego perforaron agujeros en esta estructura en posiciones específicas donde luego insertarían cables SMA.

Los SMA son metales con una propiedad interesante: la de volver a su forma original en respuesta al calor después de deformarse. Para su robot, los investigadores utilizaron un SMA llamado nitinol, que se usa comúnmente para crear dispositivos, conectores de cables y otros componentes electrónicos.

Se insertó nitinol en los agujeros previamente perforados en la estructura parecida a una medusa y se pegó un trozo adicional de cinta de poliamida en la parte superior del cuerpo del robot para fijar el cable en su lugar. Luego, los investigadores utilizaron hilos de goma para conectar el extremo de cada tentáculo al centro del cuerpo del robot.

"El comportamiento de la estructura de medusa propuesta ha sido investigado con diferentes diámetros y frecuencias de alambre SMA", escribieron Muralidharan, Saini y sus colegas en su artículo. "Se midieron el desplazamiento y la velocidad del tentáculo de las medusas durante la imitación. Se realizó el modelado de temperatura de la estructura incrustada de SMA y el modelado de deflexión utilizando la teoría de flexión del haz. Además, se llevó a cabo una simulación preliminar de la imitación de las medusas en Ansys Fluent y el empuje La fuerza ha sido evaluada."

El robot inspirado en las medusas creado por este equipo de investigadores es suave, flexible y muy ligero, pesa sólo 45 g. También se basa en materiales asequibles y de fácil obtención y podría fabricarse fácilmente a mayor escala. En las pruebas iniciales, un prototipo del robot funcionó notablemente bien, nadando efectivamente horizontalmente a una velocidad de 10 mm/s y verticalmente a 0,2 mm/s.

En el futuro, este nuevo robot podría mejorarse aún más, adaptarse a aplicaciones específicas y comercializarse. Esto podría ayudar a abordar de manera eficiente numerosos problemas del mundo real que implican la navegación y/o el monitoreo de entornos submarinos.

"Los resultados muestran que el método propuesto puede aplicarse con éxito para imitar la locomoción de las medusas y extenderse a aplicaciones submarinas", escribieron los investigadores. "El prototipo inicial se ha desarrollado con un módulo de cámara integrado y un sensor de sonar para aplicaciones de detección de objetos con una estructura de campana PDMS estanca".

Más información: M. Muralidharan et al, Robot medusa blanda de inspiración biológica: una nueva estructura basada en poliimida accionada por una aleación con memoria de forma, Revista Internacional de Robótica y Aplicaciones Inteligentes (2023). DOI: 10.1007/s41315-023-00291-1

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