Investigadores de Harvard construyen pulpo neumático

Al describir su trabajo en la revista Nature, los investigadores dijeron que la robótica suave podría revolucionar la forma en que los humanos interactúan con las máquinas. Los esfuerzos anteriores para construir robots totalmente compatibles se han enfrentado a obstáculos. Otros robots de cuerpo blando albergaron fuentes de alimentación rígidas o han sido atados a sistemas eléctricos o neumáticos externos.

"Una visión de larga data para el campo de la robótica blanda ha sido crear robots que sean completamente blandos, pero la lucha siempre ha sido reemplazar los componentes rígidos como baterías y controles electrónicos con sistemas blandos análogos y luego armar todo", dijo. Robert Wood, profesor de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. "Esta investigación demuestra que podemos fabricar fácilmente los componentes clave de un robot simple, completamente blando, que sienta las bases para diseños más complejos".

El dispositivo, que mide unos 7 cm de ancho y tiene la forma de un pequeño pulpo, está hecho de geles de silicona de diversa dureza. El octobot de Harvard está basado en "neumáticos", alimentado por gas a presión, pero no por aire comprimido. En cambio, una pequeña cantidad de solución de peróxido de hidrógeno al 50% en una celda de combustible reacciona con un catalizador de platino y transforma el líquido en una gran cantidad de gas, que fluye hacia los brazos del octobot e infla los compartimentos dentro de las ocho extremidades separadas. Posteriormente, la ventilación del gas retrae los brazos a su posición original.

El octobot no se basa en controles electrónicos. En cambio, los investigadores utilizaron la lógica microfluídica como un controlador suave y un método de impresión 3D integrado de varios materiales para fabricar redes neumáticas dentro de un cuerpo de robot elastomérico moldeado. Un enfoque de ensamblaje híbrido permitió al equipo usar litografía suave, moldeo e impresión 3D para fabricar rápidamente una gama de materiales y elementos funcionales necesarios para la operación autónoma y sin ataduras de un robot blando.

Un sistema de válvulas de retención y válvulas de conmutación dentro del controlador suave regula el flujo de fluido hacia y a través del sistema. Los canales de flujo de solo unos cientos de micras de ancho están diseñados en el controlador suave. Como analogía eléctrica, las válvulas de retención, los tanques de combustible, el oscilador, las cámaras de reacción, los actuadores y los orificios de ventilación son similares a los diodos, condensadores de suministro, osciladores eléctricos, amplificadores, condensadores y resistencias pull-down, respectivamente.

Para comenzar la operación, se infunden 0,5 ml de combustible a través de una bomba de jeringa en cada uno de los dos depósitos de combustible. Los depósitos de combustible se expanden elásticamente a una presión de aproximadamente 50 kPa, forzando el combustible al oscilador. El oscilador incluye un sistema de pellizco y válvulas de retención que alterna el combustible hacia las cámaras de reacción cargadas de platino, donde se descompone rápidamente. Las válvulas de retención aguas abajo evitan que el gas presurizado resultante regrese al controlador blando y fluya a los actuadores. La presión de gas desvía los actuadores y los gases de escape a la atmósfera a través de un orificio de ventilación. Al ventear, el flujo de combustible en una cámara de reacción se detiene y el flujo a la otra comienza, iniciando una secuencia similar en la otra cámara catalítica aguas abajo y la red de actuadores.

La simplicidad del proceso de ensamblaje allana el camino para diseños más complejos, dijo Ryan Truby, un estudiante graduado y coautor del artículo. A continuación, el equipo de Harvard espera diseñar un pulpo neumático que pueda gatear, nadar e interactuar con su entorno. Algún día, los robots blandos podrían usarse para operaciones quirúrgicas o para apretar herramientas o cámaras en lugares de difícil acceso.