Robots inspirados en insectos monitorean entornos complejos

Investigadores de la Universidad de Pittsburgh han diseñado pequeños robots inspirados en insectos que pueden ser utilizados en entornos complejos y estrechos difíciles de alcanzar para los humanos.

La nueva investigación titulada “Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility” se publicó en la revista Advanced Materials Technologies.

Imágenes y evaluación ambiental

Junfeng Gao es un estudiante de doctorado en ingeniería industrial en la Escuela de Ingeniería Swanson. Lideró el trabajo en los robots recientemente desarrollados.

“Estos robots podrían ser utilizados para acceder a áreas confinadas para imágenes o evaluación ambiental, tomar muestras de agua o realizar evaluaciones estructurales”, dijo Gao. “En cualquier lugar donde desee acceder a lugares confinados—donde un insecto podría ir pero una persona no podría—estas máquinas podrían ser útiles”.

Este es otro ejemplo de investigadores que buscan en la naturaleza la inspiración para construir los microbots de hoy. Pequeñas criaturas como el camarón mantis y las pulgas pueden maniobrar sobre superficies de una manera más eficiente en términos de energía que el arrastre, confiando en movimientos impulsivos. Estos movimientos se replicaron luego en los nuevos robots hechos de músculo artificial polimérico.

Ravi Shankar es profesor de ingeniería industrial en Pitt. Controla el laboratorio que lideró la nueva investigación.

“Es similar a cargar una flecha en un arco y dispararla—los robots se enganchan para acumular energía y luego la liberan en un impulso impulsivo para saltar hacia adelante”, dijo Shankar. “Normalmente, la activación en los músculos artificiales con los que trabajamos es bastante lenta. Nos gustó la pregunta, ‘¿Cómo podemos tomar este músculo artificial y usarlo para generar una activación de salto en lugar de una activación lenta?’”

Girando hacia el orden molecular y la geometría

Para responder a esta pregunta, el equipo miró el orden molecular y la geometría.

Mohsen Tabrizi es un estudiante de doctorado en ingeniería industrial en la Escuela de Ingeniería Swanson y coautor de la investigación.

“La forma compuesta curva del músculo de polímero permite que se acumule energía cuando se alimenta. La forma en que las moléculas están alineadas en el músculo se inspira en el mundo natural, donde su activación combinada acumula energía en la estructura”, dijo Tabrizi. “Esto se logra utilizando no más de unos pocos voltios de electricidad”.

Al diseñar los robots del tamaño de un grillo para que sean versátiles y livianos, pueden maniobrar sobre superficies en movimiento como la arena. Pueden realizar estos movimientos con la misma facilidad que lo hacen sobre superficies duras. Lo más impresionante es que los robots pueden saltar sobre el agua.

La investigación también incluyó al coautor Arul Clement.