Investigadores Avanzan en la Próxima Generación de Robótica Suave

Los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) han desarrollado válvulas suaves accionadas eléctricamente que pueden controlar actuadores suaves hidráulicos. Según el equipo, estas válvulas podrían aplicarse en dispositivos asistivos y terapéuticos, ganchos suaves, robots suaves bioinspirados, robots quirúrgicos y mucho más.

Desafío de Construir Robots Suaves

Los investigadores todavía luchan por construir robots completamente suaves porque requieren muchos componentes para alimentar los dispositivos, y estos dispositivos son rígidos. Los robots suaves impulsados por fluidos presurizados abren nuevas oportunidades para interactuar con objetos delicados, lo que los robots rígidos tradicionales no pueden hacer. Esta es la razón por la que el nuevo desarrollo es tan crucial.

La investigación se publicó en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS). Fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencia y la Iniciativa Nacional de Robótica.

Robert J. Wood es profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS y autor principal de la investigación.

“Los sistemas de regulación rígidos actuales limitan considerablemente la adaptabilidad y la movilidad de los robots suaves impulsados por fluidos”, dijo Wood. “Aquí, hemos desarrollado válvulas suaves y ligeras para controlar actuadores hidráulicos suaves que abren posibilidades para controles suaves a bordo para futuros robots suaves fluidos.”

Válvulas Suaves

Aunque las válvulas suaves han existido durante un tiempo, ninguna ha logrado aún alcanzar la presión o las tasas de flujo requeridas para los actuadores hidráulicos existentes. Para solucionar esto, el equipo desarrolló nuevos actuadores de elastómero dieléctrico dinámico accionados eléctricamente, o DEA. Con una densidad de potencia ultraalta y ligeros, estos actuadores suaves pueden funcionar durante cientos de miles de ciclos.

El equipo combinó entonces los nuevos actuadores de elastómero dieléctrico con un canal suave, lo que creó una válvula suave para control de fluidos.

Siyi Xu es un estudiante de posgrado en SEAS y autor principal del artículo.

“Estas válvulas suaves tienen un tiempo de respuesta rápido y pueden controlar la presión y las tasas de flujo de fluidos que coinciden con las necesidades de los actuadores hidráulicos”, dijo Xu. “Estas válvulas nos brindan un control rápido y poderoso de los actuadores hidráulicos macro y pequeña escala con un volumen interno que varía desde cientos de microlitros hasta decenas de mililitros.”

Los investigadores utilizaron las válvulas suaves DEA para demostrar el control de los actuadores hidráulicos de diferentes volúmenes. Lograron un control independiente de múltiples actuadores alimentados por una sola fuente de presión.

“Esta válvula DEA compacta y ligera es capaz de un control eléctrico sin precedentes de los actuadores hidráulicos, mostrando el potencial para el control de movimiento a bordo de robots suaves impulsados por fluidos en el futuro”, dijo Xu.

Otros coautores de la investigación incluyeron a Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun y Kaitlyn Becker.