Un equipo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrolló robots de malla mediante la impresión en 3D de arquitecturas de silicona con acción capilar magnética programable. Como resultado, han desarrollado estructuras elastoméricas inteligentes que se reconfiguran y remodelan en reacción a los campos magnéticos. De este modo, los robots pueden recoger cosas o participar en pequeñas acciones que podrían ser útiles para desarrollar robótica blanda o herramientas médicas.
Si bien los robots son mejores para tareas más simples, son solo un prototipo inicial, como sugieren los investigadores. “ Esta investigación muestra las capacidades en el campo emergente de combinar la impresión 3D y la robótica blanda ”, dice Orlin Velev, autor correspondiente del estudio. “ Por ahora, esta es una prueba de concepto en etapa inicial para un actuador robótico suave. »
Los actuadores ultrablandos se deforman al interactuar con fuerzas magnéticas, lo que hace que las partículas de carbonil hierro en su interior se liberen o se contorsionen. Una de las pruebas de conceptos que presentaron los investigadores fue un mecanismo para retener gotas de agua. Mientras el campo magnético está encendido, el robot se aferra a las gotas y las libera cuando el campo se apaga. El diseño podría ser una excelente manera de transportar líquidos o mezclarlos en situaciones de laboratorio.
Estructuras de malla flotantes controlables
Los robots constan de microperlas de silicona, silicona líquida, agua y partículas de carbonilo de hierro magnetizables. Aunque es un robot magnético, también es un gran ejemplo de tecnologías de impresión 4D. Debido a su capacidad para interactuar de formas únicas con los imanes, los investigadores utilizaron un par de arreglos diferentes para diferentes propósitos. Por ejemplo, también desarrollaron un agarrador de garras (como se muestra en el video a continuación).
El agarrador tiene una estructura en forma de resortes con una garra en un extremo. Cuando el campo magnético está activado, la sección del resorte se agrupa, arrastrando la garra con ella. Desactivar el campo permite a los investigadores extender la garra, agarrar una pequeña bola de aluminio y arrastrarla hacia adentro. Es un sistema de robot de malla muy simple, pero también es efectivo.
Como dice el resumen de la investigación:
La impresión 3D nos permite fabricar arquitecturas blandas con diferentes modos de actuación, como contracción isotrópica / anisotrópica y múltiples cambios de forma, así como reconfiguración funcional. Las mallas que se reconfiguran en campos magnéticos y responden a los estímulos externos mediante la remodelación podrían servir como andamios de tejido activo para cultivos celulares y robots blandos que imitan a las criaturas que viven en la superficie del agua .
La construcción de los robots de malla requirió bastante ingenio en términos de impresión. Los investigadores construyeron su propia impresora 3D para el experimento utilizando el diseño de una mini-fresadora CNC de OpenBuilds. Lo personalizaron para usar un cilindro de jeringa Nordson EFD en lugar de un eje CNC típico. La presión neumática en el cilindro de la jeringa se reguló con un dispensador de líquido Performus V que proporciona una extrusión controlada. Esto fue necesario ya que estaban usando una boquilla de polietileno de calibre 27. El movimiento en las direcciones xyz fue controlado por una placa de microcontrolador Arduino Mega 2560 equipada con una placa de controlador Ramps 1.4.
Imágenes destacadas cortesía de la Universidad de Carolina del Norte.
