Investigadores de la Universidad de Harvard han construido robots blandos inspirados en la naturaleza que pueden gatear, nadar, agarrar objetos delicados e incluso ayudar a un corazón que late, pero ninguno de estos dispositivos ha podido detectar y responder al mundo que los rodea.

Eso está a punto de cambiar.

Inspirado por las capacidades sensoriales de nuestro cuerpo, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica han desarrollado una plataforma para crear robots blandos con sensores integrados que pueden detectar el movimiento, presión, tocar, e incluso temperatura.

La investigación se publica en Materiales avanzados .

"Nuestra investigación representa un avance fundamental en robótica blanda, "dijo Ryan Truby, primer autor del artículo y reciente Ph.D. Licenciado en SEAS. "Nuestra plataforma de fabricación permite que los motivos de detección complejos se integren fácilmente en sistemas robóticos suaves".

La integración de sensores dentro de robots blandos ha sido difícil en parte porque la mayoría de los sensores, como los que se utilizan en la electrónica tradicional, son rígidos. Para abordar este desafío, Los investigadores desarrollaron una tinta conductora de base líquida iónica orgánica que se puede imprimir en 3D dentro de las matrices de elastómero blando que componen la mayoría de los robots blandos.

"Hasta la fecha, La mayoría de los sistemas integrados de sensores / actuadores utilizados en robótica suave han sido bastante rudimentarios, "dijo Michael Wehner, ex becario postdoctoral en SEAS y coautor del artículo. "Al imprimir directamente sensores de líquido iónico dentro de estos sistemas blandos, abrimos nuevas vías para el diseño y la fabricación de dispositivos que, en última instancia, permitirán un verdadero control de bucle cerrado de robots blandos ".

Wehner es ahora profesor asistente en la Universidad de California, Santa Cruz.

Para fabricar el dispositivo, los investigadores confiaron en una técnica de impresión 3D establecida desarrollada en el laboratorio de Jennifer Lewis, el profesor Hansjorg Wyss de ingeniería de inspiración biológica en SEAS y miembro principal de la facultad del Instituto Wyss. La técnica, conocida como impresión 3D incorporada, integra de manera rápida y sin problemas múltiples características y materiales en un solo cuerpo blando.

"Este trabajo representa el último ejemplo de las capacidades habilitadoras que ofrece la impresión 3D integrada, una técnica de la que fue pionero nuestro laboratorio, "dijo Lewis.

"La función y la flexibilidad de diseño de este método es incomparable, ", dijo Truby." Esta nueva tinta combinada con nuestro proceso de impresión 3D integrado nos permite combinar tanto la detección suave como la actuación en un sistema robótico suave integrado ".

Para probar los sensores, el equipo imprimió una pinza robótica blanda compuesta por tres dedos o actuadores blandos. Los investigadores probaron la capacidad de la pinza para detectar la presión de inflado, curvatura, contacto, y temperatura. Incorporaron múltiples sensores de contacto, para que la pinza pueda sentir toques ligeros y profundos.

"La robótica blanda suele estar limitada por las técnicas de moldeo convencionales que limitan las opciones de geometría, o, en el caso de la impresión 3D comercial, selección de materiales que dificulta las opciones de diseño, "dijo Robert Wood, el profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS, Miembro principal de la facultad del Instituto Wyss, y coautor del artículo. "Las técnicas desarrolladas en el laboratorio de Lewis tienen la oportunidad de revolucionar la forma en que se crean los robots, alejándose de los procesos secuenciales y creando robots complejos y monolíticos con sensores y actuadores integrados".

Próximo, los investigadores esperan aprovechar el poder del aprendizaje automático para entrenar estos dispositivos para que capten objetos de diferentes tamaños, forma, textura de superficie, y temperatura.