Los ingenieros de Caltech y ETH Zurich han desarrollado robots capaces de autopropulsión sin usar motores, servos o fuentes de alimentación. En cambio, estos dispositivos, los primeros en su clase, navegan a través del agua, ya que el material con el que están construidos se deforma con los cambios de temperatura.

El nuevo robot utiliza la deformación del material para impulsarse a sí mismo a través del agua

El trabajo difumina el límite entre los materiales y los robots. En los dispositivos autopropulsados, el material en sí mismo hace que la máquina funcione. "Nuestros ejemplos muestran que podemos usar materiales estructurados que se deforman en respuesta a señales ambientales, para controlar y propulsar robots", dice Daraio, profesor de ingeniería mecánica y física aplicada en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Caltech.

El nuevo sistema de propulsión se basa en tiras de un polímero flexible que se curva cuando está frío y se estira cuando está caliente. El polímero está posicionado para activar un interruptor dentro del cuerpo del Robot, que a su vez está unido a una paleta que lo hace avanzar como un bote de remos. El interruptor está hecho de un elemento biestable, que es un componente que puede ser estable en dos geometrías distintas. En este caso, está construido a partir de tiras de un material elástico que, cuando es empujado por el polímero, se ajusta de una posición a otra. Cuando el robot frío se coloca en agua tibia, el polímero se estira, activa el interruptor y la repentina liberación de energía resultante hace avanzar al robot.

Las tiras de polímero también se pueden ajustar para dar respuestas específicas en diferentes momentos: es decir, una tira más gruesa tardará más tiempo en calentarse, estirarse y finalmente activar su paleta que una tira más delgada. Esta capacidad de ajuste le permite al equipo diseñar robots capaces de girar y moverse a diferentes velocidades.

El equipo planea explorar formas de rediseñar los elementos biestables

La investigación se basa en el trabajo previo de Daraio y Dennis Kochmann, profesor de industria aeroespacial en Caltech. Utilizaron cadenas de elementos biestables para transmitir señales y construir compuertas lógicas similares a computadoras.

En la última iteración del diseño, el equipo y los colaboradores de Daraio pudieron unir los elementos del polímero y los interruptores de tal manera que un robot de cuatro paletas se propulse hacia adelante, deje caer una pequeña carga (en este caso, una ficha con un sello Caltech estampado en él), y luego remar hacia atrás.

"Combinando movimientos simples, pudimos integrar la programación en el material para llevar a cabo una secuencia de comportamientos complejos", dice el investigador postdoctoral de Caltech, Osama R. Bilal, coautor del artículo de PNAS. En el futuro, se pueden agregar más funcionalidades y capacidades, por ejemplo, usar polímeros que respondan a otras señales ambientales, como el pH o la salinidad.

Las versiones futuras de los robots podrían contener derrames químicos o, en menor escala, entregar medicamentos, dicen los investigadores. Actualmente, cuando los elementos biestables se rompen y liberan su energía, deben reiniciarse manualmente para volver a funcionar.

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