Los 'robots de origami' son robots blandos y flexibles de última generación que se están probando para su uso en diversas aplicaciones, incluida la administración de fármacos en cuerpos humanos, misiones de búsqueda y rescate en entornos de desastre y brazos robóticos humanoides.

Debido a que estos robots deben ser flexibles, a menudo están hechos de materiales blandos como papel, plástico y caucho. Para ser funcional, Los sensores y componentes eléctricos a menudo se agregan en la parte superior, pero estos agregan volumen a los dispositivos.

Ahora, un equipo de investigadores de NUS ha desarrollado un método novedoso para crear un nuevo material a base de metal para su uso en estos robots blandos.

Combinando metales como el platino con papel quemado (ceniza), el nuevo material tiene capacidades mejoradas al mismo tiempo que mantiene la capacidad de plegado y las características livianas del papel y el plástico tradicionales. De hecho, el nuevo material es la mitad de ligero que el papel, lo que también lo hace más eficiente energéticamente.

Estas características hacen de este material un fuerte candidato para fabricar prótesis flexibles y ligeras que pueden ser hasta un 60 por ciento más ligeras que sus contrapartes convencionales. Dichas prótesis pueden proporcionar detección de tensión en tiempo real para dar retroalimentación sobre cuánto se están flexionando. brindando a los usuarios un control más preciso e información inmediata, todo sin la necesidad de sensores externos que de otro modo agregarían un peso no deseado a la prótesis.

Esta columna vertebral metálica liviana es al menos tres veces más liviana que los materiales convencionales utilizados para fabricar robots de origami. También es más eficiente en el consumo de energía, permitiendo que los robots de origami trabajen más rápido usando un 30 por ciento menos de energía. Es más, el nuevo material es resistente al fuego, lo que lo hace adecuado para fabricar robots que trabajan en entornos hostiles, ya que puede soportar quemaduras a aproximadamente 800 ° C durante hasta 5 minutos.

Como ventaja añadida, el nuevo material conductor tiene capacidades de calentamiento geotérmico a pedido:enviar un voltaje a través del material hace que se caliente, lo que ayuda a prevenir daños por hielo cuando un robot trabaja en un ambiente frío. Estas propiedades se pueden utilizar en la creación de luz, Robots flexibles de búsqueda y rescate que pueden ingresar a áreas peligrosas mientras brindan retroalimentación y comunicación en tiempo real.

Avance de investigación publicado en prestigiosas Ciencia Robótica diario

El material a base de metal se produce a través de un nuevo proceso desarrollado por el equipo llamado 'síntesis de plantillas habilitada por óxido de grafeno'. El papel de celulosa se empapa primero en una solución de óxido de grafeno, antes de sumergirlo en una solución hecha de iones metálicos como el platino. Luego, el material se quema en un gas inerte, argón, a 800 ° C y luego a 500 ° C en el aire.

El producto final es una fina capa de metal:90 micrómetros (μm), o 0.09 mm:compuesto por un 70 por ciento de platino y un 30 por ciento de carbono amorfo (ceniza) que es lo suficientemente flexible como para doblarse, pliegue, y estirar. Este importante avance en la investigación fue publicado en la prestigiosa revista científica Ciencia Robótica el 28 de agosto de 2019. También se pueden utilizar otros metales como el oro y la plata.

El líder del equipo, el profesor asistente Chen Po-Yen, utilizó una plantilla de celulosa recortada en forma de fénix para su investigación. "Nos inspira la criatura mítica. Al igual que el fénix, se puede quemar a cenizas y renacer para volverse más poderoso que antes, "dijo el profesor asistente Chen, del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de NUS.

Espina dorsal conductiva para robots de origami más inteligentes

El material del equipo puede funcionar como mecánicamente estable, suave, y backbones conductivos que equipan a los robots con capacidades de comunicación y detección de tensión sin la necesidad de componentes electrónicos externos. Ser conductor significa que el material actúa como su propia antena inalámbrica, lo que le permite comunicarse con un operador remoto u otros robots sin la necesidad de módulos de comunicación externos. Esto amplía el alcance de los robots de origami, como trabajar en entornos de alto riesgo (por ejemplo, derrames de productos químicos y desastres provocados por incendios) como robots sin ataduras de control remoto o funcionar como músculos artificiales o brazos robóticos humanoides.

"Experimentamos con diferentes materiales conductores de electricidad para finalmente obtener una combinación única que logra capacidades óptimas de detección de tensión y comunicación inalámbrica. Por lo tanto, nuestra invención amplía la biblioteca de materiales no convencionales para la fabricación de robots avanzados, "dijo el Sr. Yang Haitao, Estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular y primer autor del estudio.

En los siguientes pasos de su investigación, El profesor asistente Chen y su equipo están buscando agregar más funciones a la columna vertebral metálica. Una dirección prometedora es incorporar materiales electroquímicamente activos para fabricar dispositivos de almacenamiento de energía de manera que el material en sí sea su propia batería. permitiendo la creación de robots autoamplificados. El equipo también está experimentando con otros metales como el cobre, lo que reducirá el costo de producción del material.