Los robots blandos impresos en 4D pueden autoensamblarse

Un nuevo robot blando impreso en 4D desarrollado por investigadores de Cell Press puede autoensamblarse cuando se calienta. Puede realizar tareas como rodar cuesta arriba y navegar por paisajes impredecibles. 

El prototipo en forma de tubo fue presentado en la revista Materia de septiembre 22.

Wei Feng es científico de materiales en la Universidad de Tianjin en China y autor principal del artículo.

“Como un insecto con antenas, el robot puede superar un pequeño obstáculo. Pero cuando el obstáculo es demasiado alto, retrocederá”, dice Feng. “Todo el proceso es espontáneo sin interferencia o control humano”.

Impreso en 4D con cuarta dimensión

El robot es primero una hoja plana y rectangular de un elastómero de cristal líquido impreso en 3D, que es un tipo de material plástico que es elástico. Una vez que la superficie debajo de esta hoja se calienta, el robot se retuerce para formar un túbulo que se asemeja a un resorte. La razón por la que este robot está impreso en 4D en lugar de en 3D es que el cambio de forma bajo la estimulación externa agrega tiempo como una cuarta dimensión.

El contacto de la superficie caliente provoca una tensión en el material después de que el robot forma un túbulo. Esto, a su vez, hace que el robot ruede en una dirección, siendo la fuerza motriz detrás del movimiento extremadamente fuerte. De hecho, es tan fuerte que el robot es capaz de subir una pendiente de 20 grados o cargar pesos que son hasta 40 veces mayores que los suyos. La velocidad del robot depende de su longitud, con los robots de mayor longitud rodando más rápido que los más cortos. 

Probando los robots

Los investigadores configuraron estos robots para realizar tareas y demostrar sus habilidades mientras se grababan. Uno de estos incluía una carrera entre los robots de diferentes tamaños y otro que llevaba un carro. En estos videos, los robots también demostraron cómo podían cambiar sus comportamientos en función del entorno. Si el robot encuentra un obstáculo desafiante, podría hacer cosas como subir un escalón o cambiar de dirección. 

El autor principal, Feng, se sorprendió por el comportamiento del robot.

“Procesamos los elastómeros de cristal líquido en muestras de varias formas a través de la impresión 4D y estimulamos estas muestras con luz, calor y electricidad para observar su respuesta”, dice. “Encontramos muchos fenómenos de conducción interesantes además de la deformación”.

Según los investigadores, estos robots podrían usarse en el futuro para realizar tareas en lugares pequeños y confinados, como en una tubería. También podrían operar en condiciones extremas, como superficies intensamente calientes.

“Esperamos que los robots blandos ya no se limiten a actuadores simples, que solo pueden cambiar de forma en una posición fija”, dice Feng.