Robots suaves impresos en 4D pueden autoensamblarse

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

El prototipo en forma de tubo se presentó en la revista Matter el 22 de septiembre.

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

“Al igual que un insecto con antenas, el robot puede superar un pequeño obstáculo. Pero cuando el obstáculo es demasiado alto, se dará la vuelta”, dice Feng. “Todo el proceso es espontáneo sin interferencia o control humano”.

Impreso en 4D con la cuarta dimensión

El robot es inicialmente 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 tubo que se asemeja a un resorte. La razón por la que este robot está impreso en 4D en lugar de 3D es que el cambio de forma bajo estimulación externa agrega el tiempo como una cuarta dimensión.

El contacto con la superficie caliente causa una tensión en el material después de que el robot forma un tubo. Esto a su vez hace que el robot ruede en una dirección, con la fuerza impulsora detrás del movimiento siendo extremadamente fuerte. De hecho, es tan fuerte que el robot es capaz de subir una inclinación de 20 grados o llevar pesos que son hasta 40 veces su propio peso. La velocidad del robot depende de su longitud, con los robots más largos rodando más rápido que los más cortos.

Poner a prueba a los robots

Los investigadores configuraron estos robots para realizar tareas y demostrar sus habilidades mientras eran grabados. Uno de ellos incluyó una carrera entre los robots de diferentes tamaños y otro que llevaba un carro. En estos videos, los robots también demostraron cómo podían cambiar su comportamiento según el entorno. Si el robot encontraba un obstáculo desafiante, podía 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 en 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 extremadamente calientes.

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