Los investigadores de TU Delft han desarrollado actuadores altamente programables que, similar a la mano humana, Combina materiales blandos y duros para realizar movimientos complejos. Estos materiales tienen un gran potencial para robots blandos que pueden interactuar de manera segura y efectiva con humanos y otros objetos delicados. Los científicos informan sobre su trabajo en Materiales Horizontes en el número del 8 de julio.

Suave

"Los robots suelen ser grandes y pesados. Pero también desea robots que puedan actuar con delicadeza, por ejemplo, al manipular tejidos blandos dentro del cuerpo humano. El campo que estudia este tema, robótica blanda, ahora realmente está despegando, "dice el profesor Amir Zadpoor, quien supervisó la investigación presentada en Materiales Horizontes .

"Lo que realmente quieres es algo que se asemeja a las características de la mano humana, incluido el tacto suave, movimientos rápidos pero precisos, y poder. Y eso es lo que nuestros materiales programables impresos en 3D se esfuerzan por lograr.

Sintonía

Debido a su tacto suave, La robótica suave puede interactuar de manera segura y efectiva con humanos y otros objetos delicados. Se requieren mecanismos programables suaves para alimentar esta nueva generación de robots. Metamateriales mecánicos flexibles que funcionan sobre la base de la inestabilidad mecánica, ofrecen funcionalidades sin precedentes programadas en su tejido arquitectónico que los hacen potencialmente muy prometedores como mecanismos suaves. "Sin embargo, la capacidad de sintonización de los metamateriales mecánicos propuestos hasta ahora ha sido muy limitada, "dice el investigador y primer autor Shahram Janbaz.

Programable

"Ahora presentamos algunos diseños nuevos de metamateriales mecánicos ultraprogramables en los que no solo la fuerza y ​​amplitud de actuación, sino también el modo de actuación podrían seleccionarse y ajustarse dentro de un rango muy amplio. También demostramos algunos ejemplos de cómo se podrían utilizar estos actuadores suaves en robótica, por ejemplo, como un interruptor de fuerza, controladores cinemáticos, y un efector final de pick-and-place, "dice Janbaz.

Pandeo

"La función ya está incorporada en el material, "Explica Zadpoor." Por lo tanto, tuvimos que mirar más a fondo el fenómeno del pandeo. Esto se consideró una vez el epítome del fracaso del diseño, pero se ha aprovechado durante los últimos años para desarrollar metamateriales mecánicos con funcionalidades avanzadas. La robótica suave en general y los actuadores suaves en particular podrían beneficiarse enormemente de estos materiales de diseño. Liberar el gran potencial de los materiales impulsados ​​por pandeo es, sin embargo, supeditado a resolver la principal limitación de los diseños presentados hasta la fecha, es decir, el rango limitado de su programabilidad. Pudimos calcular y predecir modos superiores de pandeo y hacer que el material estuviera predispuesto a estos modos superiores ".

Impresión 3d

"Entonces, presentamos metamateriales multimateriales impulsados ​​por pandeo con altos niveles de programabilidad, ", dice Janbaz." Combinamos enfoques de diseño racional basados ​​en modelos computacionales predictivos con técnicas avanzadas de fabricación aditiva de múltiples materiales para imprimir materiales celulares en 3D con distribuciones arbitrarias de materiales duros y blandos en las partes central y de esquina de sus celdas unitarias. Utilizando la geometría y la distribución espacial de las propiedades del material como los principales parámetros de diseño, desarrollamos metamateriales mecánicos blandos que se comportan como mecanismos cuya fuerza de actuación y amplitud de actuación podrían ajustarse ".