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Robótica

La robótica blanda y los materiales que podrían revolucionar el campo

La robótica blanda y los materiales que podrían revolucionar el campo

Si alguien dice robótica, su mente probablemente evoca una imagen de Arnold Schwarzenegger en El terminador o una pieza de metal y plástico de aspecto afilado que se escurre por el suelo. Sin embargo, no es el miedo a Skynet lo que nos impide avanzar. Son los materiales que están disponibles actualmente para el desarrollo de la robótica. Sin embargo, las recientes innovaciones en la construcción de materiales podrían cambiar la forma en que vemos la robótica para siempre. Echemos un vistazo a su subcampo de robótica blanda.

¿Qué es "Soft Robotics"?

Robot parecido a un pez de cuerpo blando [Fuente de la imagen: Wikimedia Commons]

La robótica blanda es un término que está ganando popularidad. Hace referencia a cómo estos robots no tendrán los bordes afilados y los agarres duros que acompañan a la robótica tradicional. La robótica suave tiene bordes más suaves y un toque más delicado. Esto les permite completar un trabajo que los robots clásicos no pueden realizar.

Tradicionalmente, para levantar algo con un brazo robótico, era necesario conocer las especificaciones de tamaño del artículo y programarlas en la computadora. Tratar de recoger algo frágil, como un huevo, generalmente resulta en una tortilla.

La robótica suave utiliza materiales más suaves y flexibles en su construcción. En la mayoría de los casos, pueden tomar objetos de diferentes tamaños y formas sin programar cada elemento específico.

¿Qué tipo de materiales se aplican a la robótica blanda?

Metal líquido impreso para mayor flexibilidad

Cuando piensa en una impresora de inyección de tinta, probablemente piense en la impresora de oficina que está en su escritorio. ¿Alguna vez imaginó una impresora de inyección de tinta que imprime metal? El metal líquido impreso utiliza tecnología de inyección de tinta para imprimir la electrónica flexible utilizada en los robots blandos.

El metal líquido normal sería demasiado grueso para pasar a través de un cabezal de inyección de tinta. Para que sea imprimible, las nanopartículas de metal se mezclan con un disolvente como el etanol. Permite que el metal pase a través del cabezal de impresión en el patrón deseado. Una vez impreso, el etanol se evapora y deja atrás el metal líquido.

Una vez que se presiona el metal impreso para que las partículas se unan, el metal vuelve a ser capaz de conducir datos o electricidad. Actualmente se están estudiando las aplicaciones potenciales del material, así como cómo reacciona el metal líquido a varias superficies. Los usos actuales en el campo de la electrónica incluyen electrodos, interconexiones y antenas. La flexibilidad del metal líquido se presta bien a la robótica blanda.

Caucho de silicona líquida para cuerpos blandos

La goma de silicona líquida es posiblemente una de las herramientas más versátiles que se utilizan en robótica blanda. Se puede moldear en casi cualquier forma. LSR es un material duradero y flexible, resistente al moho y las bacterias. También puede tener hardware y circuitos integrados directamente en él.

Una micrografía SEM de la vista lateral de una superficie de caucho de silicona [Fuente de la imagen:Wikimedia Commons]

Una variedad de aplicaciones comúnmente usan tres tipos diferentes de LSR:

- LSR de grado alimenticio: seguro para usar con alimentos, a menudo se usa para moldear todo, desde pasteles hasta golosinas de gelatina.

- LSR de grado médico - Útil para herramientas e implantes de caucho. El LSR de grado médico se puede esterilizar en autoclave y proporciona una versatilidad asombrosa en una variedad de aplicaciones a una sorprendente variedad de temperaturas. También es químicamente estable. Los productos químicos o agentes de limpieza con los que pueda entrar en contacto no lo afectarán.

- LSR conductivo: diseñado para conducir señales eléctricas directamente a través del material. Ideal para uso en circuitos flexibles y robótica blanda.

Si bien LSR no se puede imprimir en 3D actualmente, se puede moldear en moldes impresos en 3D, lo que hace que las posibles aplicaciones sean casi infinitas. Su uso más reciente de robótica blanda fue en el Octobot, que los científicos de Harvard construyeron en 2016. Este circuito de fluido dentro de su cuerpo de goma blanda fue un nuevo salto en la tecnología robótica blanda.

Vidrio metálico para engranajes duraderos

Otro cambio de juego en el campo de la robótica es el vidrio metálico. Si bien el "vidrio metálico" puede sonar como un oxímoron, en realidad es el mejor material nuevo para engranajes de movimiento suave para movimientos robóticos.

Normalmente, cuando se funde metal, los átomos se mueven al azar y, cuando se enfrían, se solidifican en una disposición aleatoria. El vidrio metálico no es una mezcla de metal y vidrio; por el contrario, es un metal que se calienta y enfría rápidamente a la temperatura perfecta para atraparlo en un estado cristalino. El estado cristalino convierte efectivamente el metal en vidrio.

Muestra de vidrio metálico a granel [Fuente de la imagen: Wikimedia Commons]

Estos engranajes son perfectos para entornos brutalmente fríos, como Marte. Los engranajes pueden funcionar sin ningún tipo de lubricación incluso a las temperaturas más frías. Curiosity, el rover actualmente en Marte, tiene que calentar el lubricante de los engranajes cada vez que necesita cambiar de posición. Con estos nuevos engranajes de vidrio metálico, un rover podría funcionar en la luna Europa de Júpiter, que nunca se calienta más de -260 grados F (-160 C) sin la necesidad de lubricante para engranajes.

A medida que nos adentramos en el sistema solar, necesitaremos materiales como el vidrio metálico para poder construir equipos que puedan sobrevivir en entornos gélidos. Desafortunadamente, este material funciona mejor a temperaturas frías y podría no funcionar bien en condiciones cálidas como las que enfrentaríamos en Mercurio o Venus.

Aplicaciones para Soft Robotics

La robótica blanda tiene tantas aplicaciones en las que ni siquiera hemos pensado todavía, desde la medicina hasta los viajes espaciales y todo lo demás. Se pueden usar robots blandos hechos de LSR de grado médico para minimizar el daño quirúrgico durante las cirugías robóticas mínimamente invasivas. Los robots quirúrgicos tradicionales tienen bordes muy duros y no se mueven tan suavemente como los robots blandos.

En Marte o más allá, los robots blandos podrían ser las manos que construyan los hábitats que necesitaremos para mantener la vida humana más allá de nuestro planeta de origen. Los investigadores ya están trabajando en un robot blando diseñado para nadar a través de los océanos helados de Europa.

Los robots blandos no se parecerán a nada de lo que asociemos con la robótica. Caminarán por la superficie de planetas alienígenas. Harán descubrimientos en lugares en los que ningún humano podría esperar sobrevivir. Tienen el potencial de cambiar la medicina robótica y mejorar la eficacia de las cirugías asistidas por robots. Los robots blandos podrían meterse en las grietas más pequeñas para encontrar supervivientes atrapados bajo los escombros, excavar en el suelo suelto para encontrar minas terrestres para mantener a los soldados o civiles a salvo o nadar hasta las profundidades del océano para encontrar lo que aún tenemos que descubrir.

Si quieres que tu propio droide de protocolo camine detrás de ti, es posible que te decepciones. Con la tendencia hacia la robótica suave, su droide de protocolo podría ser un pequeño calamar que se sienta en su hombro o un perro robótico que le sigue los talones.

Con materiales suaves y moldeables que pueden funcionar tanto en ambientes hostiles como amigables, las posibilidades y aplicaciones están limitadas solo por nuestra imaginación.

[Fuente de la imagen destacada: Lori Sanders / Universidad de Harvard]

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