En un papel en Ciencia Robótica , Los científicos de materiales de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA describen un nuevo diseño para un robot de natación que funciona y se dirige con luz constante.

El dispositivo, llamado OsciBot porque se mueve oscilando su cola, eventualmente podría conducir a diseños para robots oceánicos y barcos autónomos. Su diseño está inspirado en un fenómeno natural llamado fototaxis (movimiento hacia o lejos de una fuente de luz) que se encuentra en todo el reino animal. Tanto medusas como polillas, por ejemplo, se sienten atraídos por la luz.

OsciBot demuestra que el movimiento por oscilación se puede alimentar directamente con luz constante, en lugar de depender de la energía de la luz que se ha recolectado y almacenado en una batería. Está hecho completamente de un material blando llamado hidrogel que se hincha cuando se coloca en agua y responde a la luz. El dispositivo no requiere baterías ni debe estar conectado a otra fuente de alimentación.

El primer objetivo de los investigadores era determinar si podían crear una nueva forma de utilizar una fuente de energía constante para hacer que un objeto se moviera en un patrón oscilante.

Para hacer eso, construyeron un cilindro flexible de 2 centímetros de largo y lo anclaron al fondo de un tanque de agua. Cuando dirigieron un rayo de luz al cilindro, descubrieron que la luz hacía que se doblara tan rápido como 66 veces por minuto, y que al mover la posición de la fuente de luz, podrían dirigir el dispositivo para que se doble tanto a la izquierda como a la derecha y hacia arriba y hacia abajo.

Los investigadores también determinaron que la velocidad a la que oscila el dispositivo se puede ajustar en función de la longitud y el grosor del cilindro, así como de la cantidad de luz que se utiliza.

Armado con una comprensión de cómo crear el movimiento oscilante, el equipo usó el mismo hidrogel para construir un robot con forma de tabla de surf rectangular, con una cola submarina extendida.

Cuando la luz de un láser golpea un punto en la cola, ese lugar se calienta. El ligero aumento de temperatura hace que esa parte del robot expulse parte de su agua y se reduzca de volumen, que mueve la cola hacia la fuente de luz. Después de que sube, la cola crea una sombra que enfría la sección donde el láser originalmente hizo contacto con el robot, lo que hace que la cola descienda de nuevo.

Mientras la luz llegue al punto objetivo, el proceso se repite, creando un movimiento de aleteo. Los investigadores observaron el aleteo de la cola 35 veces por minuto, lo suficientemente rápido como para mover el robot 1,15 veces la longitud de su cuerpo por minuto, o aproximadamente el doble de rápido que los robots comparables que funcionan con luz intermitente.

"Típicamente, la generación de oscilación depende de la entrada de energía intermitente, como luz pulsada o corriente eléctrica alterna, "dijo Ximin He, un profesor asistente de UCLA de ciencia e ingeniería de materiales, y el investigador principal del estudio. "Por el contrario, este estudio muestra una nueva forma de generar oscilación, mediante el uso de una entrada de energía constante que sea fácilmente accesible desde el entorno ambiental y económico de aprovechar ".

Los investigadores también encontraron que al reposicionar la luz, podrían conducir el robot en curvas leves, mostrando que la luz también se puede utilizar para maniobrar el dispositivo.

"Esta es realmente una demostración fundamental de que la luz directa y constante puede impulsar y determinar el movimiento, "dijo el autor principal del estudio, Yusen Zhao, estudiante de doctorado de UCLA en ciencia e ingeniería de materiales. "Podría ser un paso hacia una variedad de diseños robóticos que no están atados y funcionan únicamente con la luz disponible en su entorno, en lugar de depender de baterías pesadas o cables de alimentación ".

Si se construye a mayor escala, un diseño similar podría eventualmente usarse para grandes hélices submarinas o velas de viento que usan la luz del sol para maniobrar; en tamaños microscópicos, el enfoque podría usarse para desarrollar un robot que realice procedimientos quirúrgicos de precisión. (En ese caso, la luz podría provenir de un instrumento médico separado). Los ingenieros también podrían modificar el diseño para mejorar la velocidad y la maniobrabilidad.

"La belleza del fotooscilador de gel es su simplicidad de diseño, "Dijo." La interacción entre el material blando 'inteligente' y la luz ambiental permitió su movimiento autorregulado ".

Dijo que el diseño podría adaptarse para utilizar otras formas de energía:ondas acústicas, o señales electrónicas o magnéticas, por ejemplo.