Científicos del Laboratorio de Robótica Bioinspirada de la Universidad de California en San Diego han creado robots rentables y sin electrónica que pueden caminar directamente desde una impresora 3D utilizando únicamente gas comprimido. Estas innovadoras máquinas prometen transformar áreas como la respuesta ante desastres y la exploración espacial.
Imagine un mundo donde los robots puedan caminar, navegar y realizar tareas sin depender de la electrónica. Esta visión se ha hecho realidad gracias a un notable avance de los especialistas en robótica de la Universidad de California en San Diego. Los innovadores robots desarrollados por el Laboratorio de Robótica Bioinspirada de la universidad pueden caminar directamente desde una impresora 3D con solo añadir un cartucho de gas comprimido.
El equipo publicado Sus hallazgos se publicaron en una publicación en línea avanzada de la revista Advanced Intelligent Systems. Estos robots pioneros se fabrican con una impresora 3D de escritorio y un material de impresión estándar, lo que los hace robustos y asequibles, con un costo de tan solo unos 20 dólares cada uno.
"Esta es una forma completamente diferente de ver la construcción de máquinas", dijo el autor principal Michael Tolley, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UC San Diego, en un comunicado de prensa.
Estos robots de vanguardia ofrecen un mundo de posibilidades, especialmente en entornos donde la electrónica podría fallar. Por ejemplo, podrían ser ideales para el reconocimiento científico en zonas con alta radiación, la respuesta ante desastres o incluso la exploración espacial.
En rigurosas pruebas de laboratorio, los robots demostraron su capacidad de funcionar ininterrumpidamente durante tres días conectados a una fuente de aire o gas a presión constante. Además, demostraron su versatilidad al caminar sin ataduras al aire libre utilizando un cartucho de gas comprimido, logrando atravesar diversas superficies como césped y arena. Sorprendentemente, estos robots también pueden operar bajo el agua.
El objetivo iba más allá de crear robots caminantes directamente desde la impresora; pretendía hacerlo utilizando materiales flexibles y suaves.
"Estos robots no se fabrican con ninguno de los componentes rígidos tradicionales que suelen utilizar los investigadores", añadió Tolley.
En lugar de ello, se construyen utilizando filamentos de impresión 3D simples.
El principal reto fue diseñar robots que incorporaran músculos artificiales y un sistema de control, todo fabricado a partir de un único material blando en una sola impresión. Bajo la dirección del investigador postdoctoral Yichen Zhai, el equipo adaptó un método de impresión 3D previamente utilizado para construir una pinza sin componentes electrónicos. Sus esfuerzos culminaron en el desarrollo de un robot de seis patas.
“Hemos dado un gran paso adelante con un robot que camina completamente por sí solo”, añadió Zhai.
Para facilitar el movimiento, el equipo diseñó un circuito oscilante neumático que controla el movimiento repetido de actuadores suaves, similar al sistema que impulsa una máquina de vapor. Este circuito sincroniza el movimiento de las seis patas del robot, alternando entre dos conjuntos de tres patas, lo que permite cuatro grados de libertad (arriba y abajo, adelante y atrás), lo que permite al robot caminar en línea recta.
De cara al futuro, los investigadores buscan maneras de integrar el almacenamiento de gas comprimido en los robots y explorar el uso de materiales reciclables o biodegradables. También investigan la incorporación de manipuladores, como pinzas, para mejorar la funcionalidad de los robots.
El laboratorio de Tolley colaboró con BASF Corporation a través de su Alianza de Investigación de California (CARA) para experimentar con diversos materiales blandos compatibles con impresoras 3D estándar. Si bien algunos de los materiales de alta gama probados aún no están disponibles comercialmente, el equipo logró imprimir los robots con éxito utilizando materiales estándar disponibles comercialmente.
El proyecto recibió financiación parcial de la Fundación Nacional de Ciencias. Antes de esta publicación revolucionaria, el equipo presentó el robot caminante impreso en 3D en la Conferencia de Investigación Gordon sobre Robótica de 2022.