Este robot suave está hecho con kirigami, una antigua artesanía de papel japonesa que se basa en cortes, en lugar de pliegues de origami, para cambiar las propiedades de un material. A medida que el robot se estira, el kirigami se transforma en una superficie de textura 3-D, que se agarra al suelo como la piel de una serpiente. Crédito:Ahmad Rafsanjani / Harvard SEAS
¿Quién necesita piernas? Con sus cuerpos elegantes, las serpientes pueden deslizarse hasta 14 millas por hora, aprieta en un espacio reducido, escalar árboles y nadar. ¿Cómo lo hicieron? Todo está en la balanza. Como se mueve una serpiente sus escamas se agarran al suelo e impulsan el cuerpo hacia adelante, similar a cómo los crampones ayudan a los excursionistas a establecer puntos de apoyo en el hielo resbaladizo. Esta locomoción llamada asistida por fricción es posible debido a la forma y posición de las escamas de serpiente.
Ahora, Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard ha desarrollado un robot blando que utiliza esos mismos principios de locomoción para gatear sin componentes rígidos. Las suaves escamas robóticas están hechas con kirigami, una antigua artesanía de papel japonesa que se basa en cortes, en lugar de pliegues de origami, para cambiar las propiedades de un material. A medida que el robot se estira, la superficie plana de kirigami se transforma en una superficie con textura 3D, que se agarra al suelo como la piel de una serpiente.
La investigación se publica en Ciencia Robótica .
"Ha habido mucha investigación en los últimos años sobre cómo fabricar este tipo de transformables, estructuras extensibles, "dijo Ahmad Rafsanjani, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo. "Hemos demostrado que los principios de kirigami se pueden integrar en robots blandos para lograr la locomoción de una manera más simple, más rápido y más barato que la mayoría de las técnicas anteriores ".
Los investigadores comenzaron con un simple, hoja de plástico plana. Usando un cortador láser, incrustaron una serie de cortes a escala de centímetros, experimentando con diferentes formas y tamaños. Una vez cortado, los investigadores envolvieron la hoja alrededor de un actuador de elastómero en forma de tubo, que se expande y contrae con el aire como un globo.
Cuando el actuador se expande, el kirigami recorta el pop-out, formando una superficie rugosa que se adhiere al suelo. Cuando el actuador se desinfla, los cortes se pliegan planos, impulsando la oruga hacia adelante.
Los investigadores construyeron un robot completamente sin ataduras, con su control integrado a bordo, sintiendo accionamiento y fuente de alimentación empaquetados en una pequeña cola. Lo probaron arrastrándose por todo el campus de Harvard.
El equipo experimentó con cortes de varias formas, incluyendo triangular, circular y trapezoidal. Descubrieron que los cortes trapezoidales, que se asemejan más a la forma de escamas de serpiente, le dieron al robot un paso más largo.
Los investigadores de Harvard construyeron un robot suave bioinspirado, con control integrado a bordo, sintiendo accionamiento y fuente de alimentación empaquetados en una pequeña cola. Crédito:Ahmad Rafsanjani / Harvard SEAS
"Demostramos que las propiedades locomotoras de estas pieles de kirigami pueden aprovecharse equilibrando adecuadamente la geometría de corte y el protocolo de actuación, ", dijo Rafsanjani." En el futuro, estos componentes se pueden optimizar aún más para mejorar la respuesta del sistema ".
"Creemos que nuestra estrategia basada en kirigami abre caminos para el diseño de una nueva clase de rastreadores suaves, "dijo Katia Bertoldi, el profesor William y Ami Kuan Danoff de Mecánica Aplicada y autor principal del artículo. "Estos robots blandos todo terreno podrían algún día viajar a través de entornos difíciles para la exploración, inspección, misiones de seguimiento y búsqueda y salvamento o realizar misiones complejas, procedimientos médicos laparoscópicos ".
