Camaleones las salamandras y muchos sapos usan energía elástica almacenada para lanzar sus lenguas pegajosas a insectos desprevenidos ubicados a distancias de hasta un cuerpo y medio de distancia, atraparlos en una décima de segundo.

Ramsés Martínez, un profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Industrial de Purdue y en la Escuela de Ingeniería Biomédica de Weldon en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Purdue y otros investigadores de Purdue en el FlexiLab han desarrollado una nueva clase de robots y actuadores completamente blandos capaces de recrear bioinspirados de alta potencia y movimientos de alta velocidad que utilizan energía elástica almacenada. Estos robots están fabricados con polímeros estirables similares a bandas de goma, con canales neumáticos internos que se expanden al presurizar.

La energía elástica de estos robots se almacena estirando su cuerpo en una o varias direcciones durante el proceso de fabricación siguiendo principios inspirados en la naturaleza. Similar al golpe de la lengua del camaleón, un robot blando neumático pretensado es capaz de expandirse cinco veces su propia longitud, atrapa un escarabajo mosca vivo y recupéralo en solo 120 milisegundos.

"Creíamos que si podíamos fabricar robots capaces de realizar movimientos de gran amplitud a alta velocidad como los camaleones, luego, muchas tareas automatizadas podrían completarse con mayor precisión y de una manera mucho más rápida, "Dijo Martínez." Los robots convencionales generalmente se construyen utilizando componentes duros y pesados ​​que ralentizan su movimiento debido a la inercia. Queríamos superar ese desafío ".

Esta tecnología se publicó en la edición del 25 de octubre de Materiales funcionales avanzados . Un video que muestra este robot atrapa insectos:

Muchas aves, como el pájaro carpintero de tres dedos, lograr posarse sin potencia utilizando la energía elástica almacenada en los tendones tensos en la parte posterior de sus piernas, permitiéndoles no caerse de una percha cuando duermen. La anatomía de estas aves ha servido de ejemplo para permitir la fabricación de pinzas robóticas capaces de soportar potencia cero hasta 100 veces su peso y posarse boca abajo desde ángulos de hasta 116 grados.

La adaptabilidad de los brazos blandos de estas pinzas al objeto agarrado maximiza el área de contacto, mejorando el agarre y facilitando el agarre a alta velocidad y el agarre sin potencia. A continuación, se muestra un video que muestra cómo estas pinzas robóticas suaves inspiradas en aves atrapan una bola que se mueve a 10 milímetros por segundo en solo 65 milisegundos:

Un video que muestra cómo estas pinzas pueden posarse boca abajo desde ángulos de hasta 116 grados:

Algunas plantas también saben cómo aprovechar la energía elástica para lograr un movimiento de alta velocidad utilizando "mecanismos de trampa". Venus atrapamoscas utiliza la energía elástica almacenada en su biestable, hojas curvas para acercarse rápidamente a la presa explorando su superficie interna.

Inspirado en el mecanismo de trampa de la trampa para moscas Venus y estudiando cómo los lagartos atrapan insectos, el equipo de Purdue creó una Venus atrapamoscas robótica suave, que se cierra en solo 50 milisegundos después de recibir un breve estímulo presurizado. Un video de una cámara de alta velocidad que muestra el cierre en un instante de esta suave trampa robótica Venus atrapamoscas:

Martínez dijo que estos nuevos robots blandos pretensados ​​tienen varias ventajas significativas sobre los sistemas robóticos blandos existentes. Primero, sobresalen en el agarre, sosteniendo y manipulando una gran variedad de objetos a alta velocidad. Pueden usar la energía elástica almacenada en su capa elastomérica pretensada para sostener objetos de hasta 100 veces su peso sin consumir energía externa.

Su piel suave se puede modelar fácilmente con micropúas antideslizantes, lo que aumenta significativamente su tracción y les permite posarse boca abajo durante períodos prolongados de tiempo y facilita la captura de presas vivas.

"Prevemos que las estrategias de diseño y fabricación propuestas aquí allanarán el camino hacia una nueva generación de robots completamente blandos capaces de aprovechar la energía elástica para lograr velocidades y movimientos actualmente inaccesibles para los robots existentes". "Dijo Martínez.