Los roboticistas vislumbran un futuro en el que la suavidad, Los robots inspirados en animales se pueden implementar de forma segura en entornos de difícil acceso, como dentro del cuerpo humano o en espacios que son demasiado peligrosos para que los humanos trabajen, en los que actualmente no se pueden utilizar robots rígidos. Se han creado robots blandos del tamaño de un centímetro, pero hasta ahora no ha sido posible fabricar robots flexibles multifuncionales que puedan moverse y operar a escalas de menor tamaño.

Un equipo de investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de Harvard, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS), y la Universidad de Boston ahora ha superado este desafío al desarrollar un proceso de fabricación integrado que permite el diseño de robots blandos en la escala milimétrica con características de escala micrométrica. Para demostrar las capacidades de su nueva tecnología, crearon una araña suave robótica, inspirada en la colorida araña pavo real australiana de tamaño milimétrico, a partir de un solo material elástico con forma del cuerpo, movimiento, y características de color. El estudio se publica en Materiales avanzados .

"Los sistemas robóticos blandos más pequeños todavía tienden a ser muy simples, con generalmente solo un grado de libertad, lo que significa que solo pueden accionar un cambio particular en la forma o tipo de movimiento, "dijo Sheila Russo, Doctor., coautor del estudio. Russo ayudó a iniciar el proyecto como becario postdoctoral en el grupo de Robert Wood en el Wyss Institute y SEAS y ahora es profesor asistente en la Universidad de Boston. "Al desarrollar una nueva tecnología híbrida que fusiona tres técnicas de fabricación diferentes, Creamos una araña robótica suave hecha solo de caucho de silicona con 18 grados de libertad, abarcando cambios en la estructura, movimiento, y color, y con pequeñas características en el rango de un micrómetro ".

Madera, Doctor., es miembro de la facultad central y co-líder de la plataforma Bioinspired Soft Robotics en el Wyss Institute y profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS. "En el ámbito de los dispositivos robóticos blandos, Este nuevo enfoque de fabricación puede allanar el camino para lograr niveles similares de complejidad y funcionalidad en esta pequeña escala a los exhibidos por sus contrapartes rígidas. En el futuro, También puede ayudarnos a emular y comprender las relaciones estructura-función en animales pequeños mucho mejor que los robots rígidos. " él dijo.

En su Origami microfluídico para dispositivos neumáticos / hidráulicos reconfigurables (MORPH), El equipo utilizó por primera vez una técnica de litografía suave para generar 12 capas de silicona elástica que juntas constituyen la base material de la araña blanda. Cada capa se corta con precisión de un molde con una técnica de micromecanizado láser, y luego se unió al de abajo para crear la estructura tridimensional rugosa de la araña blanda.

La clave para transformar esta estructura intermedia en el diseño final es una red preconcebida de canales microfluídicos huecos que se integra en capas individuales. Con una tercera técnica conocida como auto-plegado inducido por inyección, presurizó un juego de estos canales microfluídicos integrados con una resina curable desde el exterior. Esto induce capas individuales, y con ellos también sus capas vecinas, para doblarse localmente en su configuración final, que se fija en el espacio cuando la resina se endurece. De esta manera, por ejemplo, El abdomen hinchado de la araña blanda y las patas curvadas hacia abajo se convierten en rasgos permanentes.

"Podemos controlar con precisión este proceso de plegado similar al origami variando el grosor y la consistencia relativa del material de silicona adyacente a los canales en diferentes capas o mediante corte con láser a diferentes distancias de los canales. Durante la presurización, los canales funcionan entonces como actuadores que inducen un cambio estructural permanente, "dijo el primer y correspondiente autor Tommaso Ranzani, Doctor., quien comenzó el estudio como becario postdoctoral en el grupo de Wood y ahora también es profesor asistente en la Universidad de Boston.

El conjunto restante de canales microfluídicos integrados se utilizó como actuadores adicionales para colorear los ojos y simular los patrones de color abdominal de la especie de araña pavo real mediante fluidos de colores; e inducir movimientos similares a los de caminar en las estructuras de las piernas. "Este primer sistema MORPH se fabricó en un solo, proceso monolítico que se puede realizar en pocos días y se puede iterar fácilmente en los esfuerzos de optimización del diseño, "dijo Ranzani.

"El enfoque MORPH podría abrir el campo de la robótica blanda a los investigadores que están más enfocados en aplicaciones médicas donde los tamaños más pequeños y la flexibilidad de estos robots podrían permitir un enfoque completamente nuevo para la endoscopia y la microcirugía, "dijo el director fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MARYLAND., Doctor.