Los ingenieros de Caltech y ETH Zurich han desarrollado robots capaces de autopropulsión sin utilizar ningún motor, servos, o fuente de alimentación. En lugar de, Estos dispositivos, los primeros en su clase, se mueven a través del agua a medida que el material con el que están construidos se deforma con los cambios de temperatura.

El trabajo difumina la frontera entre materiales y robots. En los dispositivos autopropulsados, el propio material 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, y autor correspondiente de un artículo que revela los robots que aparecen en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias el 15 de mayo.

El nuevo sistema de propulsión se basa en tiras de un polímero flexible que se riza cuando hace 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 un remo que lo rema hacia adelante 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, salta de una posición a otra.

Cuando el robot frío se coloca en agua tibia, el polímero se estira, activa el interruptor, y la consiguiente liberación repentina de energía impulsa al robot hacia adelante. Las tiras de polímero también se pueden "ajustar" para dar respuestas específicas en diferentes momentos:es decir, una tira más gruesa tardará más en calentarse, extender, y finalmente activar su paleta que una tira más delgada. Esta capacidad de ajuste permite al equipo diseñar robots capaces de girar y moverse a diferentes velocidades.

La investigación se basa en trabajos anteriores de Daraio y Dennis Kochmann, profesor de aeroespacial en Caltech. Utilizaron cadenas de elementos biestables para transmitir señales y construir puertas lógicas similares a las de una computadora.

En la última versión del diseño, El equipo y los colaboradores de Daraio pudieron conectar los elementos poliméricos y los interruptores de tal manera que un robot de cuatro paletas se propulsara hacia adelante. dejar una pequeña carga útil (en este caso, una ficha con un sello Caltech estampado en él), y luego remar hacia atrás.

"Combinando movimientos simples juntos, pudimos integrar la programación en el material para llevar a cabo una secuencia de comportamientos complejos, "dice el becario postdoctoral de Caltech Osama R. Bilal, co-primer autor del artículo de PNAS. En el futuro, se pueden agregar más funcionalidades y responsabilidades, por ejemplo, usando polímeros que responden a otras señales ambientales, como pH o salinidad. Las versiones futuras de los robots podrían contener derrames químicos o, a menor escala, entregar drogas, dicen los investigadores.

En la actualidad, cuando los elementos biestables se rompen y liberan su energía, deben reiniciarse manualmente para que vuelvan a funcionar. Próximo, El equipo planea explorar formas de rediseñar los elementos biestables para que se reinicien automáticamente cuando la temperatura del agua vuelva a cambiar, lo que los hace potencialmente capaces de nadar indefinidamente. siempre que la temperatura del agua siga fluctuando.

El artículo de PNAS se titula "Aprovechamiento de la biestabilidad para la propulsión direccional de robots sin ataduras ".