Investigadores desarrollan un microrobot extremadamente diestro

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) y el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada de Harvard han desarrollado un microrobot extremadamente diestro. HAMR-JR es una versión a media escala del microrobot ambulatorio de Harvard (HAMR) inspirado en una cucaracha creado anteriormente. 

El HAMR-JR es del tamaño de un centavo, pero es capaz de realizar todas las tareas del HAMR más grande. Es uno de los microbots más hábiles que se han creado. 

La investigación titulada “Reduciendo un microrobot del tamaño de un insecto, HAMR-VI a HAMR-Jr” fue presentado virtualmente en la Conferencia Internacional de Robótica y Automatización (ICRA 2020).

Kaushik Jayaram es un ex becario postdoctoral en SEAS y Wyss, así como el primer autor del artículo. Jayaram también es profesor asistente en la Universidad de Colorado, Boulder.

“La mayoría de los robots a esta escala son bastante simples y solo demuestran una movilidad básica”, dijo Jayaram. “Hemos demostrado que no es necesario sacrificar la destreza ni el control por el tamaño”."

Una de las tareas del proyecto fue determinar si el proceso de fabricación emergente, que se utilizó para construir versiones anteriores de HAMR y microbots como RoboBee, podría usarse para construir robots en múltiples escalas. Esto podría ser tan pequeño como robots quirúrgicos o tan grande como robots industriales. 

PC-MEMS

El proceso utilizado para construir HAMR-JR se llama sistemas microelectromecánicos de circuito impreso o PC-MEMS. En este proceso, los componentes del robot se colocan en una estructura 3D después de grabarlos en una hoja 2D. Para el HAMR-JR, el diseño de hoja 2D del robot, los actuadores y los circuitos integrados se redujo para crear un robot más pequeño con las mismas funcionalidades.

"La parte maravillosa de este ejercicio es que no tuvimos que cambiar nada sobre el diseño anterior", dijo Jayaram. "Probamos que este proceso se puede aplicar básicamente a cualquier dispositivo en una variedad de tamaños".

Reduciendo HAMR-JR

HAMR-JR mide solo 2.25 centímetros de longitud corporal con un peso de 0.3 gramos. Además de ser uno de los microrobots más pequeños, también es uno de los más rápidos, capaz de mover 14 cuerpos por segundo. 

Principios como la longitud de la zancada y la rigidez de las articulaciones se ven afectados cuando se reduce la escala del robot. Para evitar esto, los investigadores también desarrollaron un modelo que es capaz de predecir métricas de locomoción como la velocidad de carrera, la fuerza de los pies y la carga útil según el tamaño del objetivo. Con este modelo, se puede desarrollar un sistema con las especificaciones correctas. 

Robert Wood es coautor del artículo y profesor de ingeniería y ciencias aplicadas de Charles River en SEAS. También es miembro de la facultad central de Wyss. 

“Este nuevo robot demuestra que tenemos una buena comprensión de los aspectos teóricos y prácticos de la reducción de robots complejos utilizando nuestro enfoque de ensamblaje basado en el plegado”, dijo Wood.

La investigación fue apoyada por DARPA y el Instituto Wyss. 

Otros coautores incluyeron a Jennifer Shum, Samantha Castellanos y E. Farrell Helbling.