Resumen:
Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (Estados Unidos) desarrolló recientemente un nuevo tipo de robot blando. El robot puede saltar continuamente cuando está iluminado por luz infrarroja sin necesidad de intervención o reajuste humano. Los investigadores dijeron que este logro demuestra un nuevo mecanismo de movimiento autónomo de robots blandos y proporciona nuevas ideas para el diseño de futuros robots autónomos.
Este robot tiene forma de gota de agua y el equipo de investigación lo llamó "Ring Jumper". A diferencia de muchos robots que requieren baterías, motores o sistemas de control complejos, su energía depende únicamente de luz infrarroja externa. Una vez iluminado, el robot puede continuar realizando acciones cíclicas y cambiar entre diferentes modos de movimiento, como avanzar, saltar e incluso vuelo vertical.
El principio básico del robot es utilizar la deformación torsional para almacenar energía potencial elástica y liberarla instantáneamente cuando alcanza un punto crítico, según los investigadores. Dado que la estructura en sí tiene la capacidad de recuperarse automáticamente, no es necesario restablecerla después de cada salto, pero puede volver al estado inicial y comenzar la siguiente ronda de acción. Todo el proceso se puede repetir mientras siga existiendo la luz infrarroja.
Estructuralmente, el robot se compone principalmente de un anillo en forma de gota hecho de material elastómero de cristal líquido, conectado a una estructura delgada de aluminio en forma de V en un extremo. Cuando la luz infrarroja incide en la superficie del material, el elastómero de cristal líquido se contrae, lo que hace que toda la estructura gire.
Sin diseño adicional, esta estructura generalmente simplemente se desplaza en su lugar. Sin embargo, las piezas de aluminio en forma de V instaladas en los extremos impiden este proceso, provocando que la correa acumule continuamente deformaciones torsionales. A medida que la carga de torsión continúa aumentando, la energía potencial elástica almacenada en el material se vuelve cada vez mayor. Cuando se alcanza un cierto punto crítico, la energía se libera repentinamente y la estructura en forma de V rápidamente se expulsa hacia abajo y golpea el suelo, expulsando así a todo el robot al aire.
Después de completar un salto, el robot volverá a su forma original y luego comenzará nuevamente el ciclo de almacenamiento y liberación de energía, formando un comportamiento de salto autónomo continuo.
El equipo de investigación descubrió que simplemente cambiar el ángulo de la estructura en forma de V puede cambiar significativamente la forma en que se mueve el robot. Cuando el ángulo incluido es de aproximadamente 120 grados, el robot avanza principalmente lentamente, arrastrándose; cuando el ángulo incluido se reduce a 90 grados, el robot salta hacia adelante; y cuando el ángulo incluido se reduce aún más a unos 50 grados, el robot puede saltar casi verticalmente en el aire.
Los investigadores dijeron que esto significa que el mismo robot se puede cambiar entre diferentes modos de movimiento ajustando un parámetro geométrico simple sin cambiar el principio de conducción ni agregar sistemas de control adicionales.
Además de ajustar el ángulo incluido, el equipo también descubrió que la posición del centro de gravedad del robot también afecta el rendimiento del movimiento. Los experimentos muestran que al agregar una pequeña cantidad de contrapeso al extremo más redondo de la estructura en forma de gota, el robot puede lograr una distancia de salto más larga y una trayectoria hacia adelante más estable. Los investigadores comparan este fenómeno con un nadador que se inclina hacia adelante cuando sale para ganar mayor propulsión.
Durante el experimento, el equipo de investigación también observó que la intensidad de la luz infrarroja es crucial para el rendimiento deportivo. Si la intensidad de la luz es insuficiente, el robot no puede acumular suficiente energía para completar el salto; pero si la intensidad de la luz es demasiado fuerte, el proceso de salto puede volverse inestable y la dirección puede ser incluso impredecible. Por lo tanto, el control adecuado de la intensidad de la luz es una condición importante para lograr un movimiento estable y continuo.
Los investigadores creen que se espera que este tipo de robot blando que puede reiniciarse automáticamente, continuar moviéndose y tiene una estructura simple se utilice en los campos de la exploración de entornos complejos, la inspección de espacios estrechos y la investigación de nuevos robots blandos autónomos en el futuro. Debido a que no requiere un sistema de control electrónico complejo y puede completar un movimiento autónomo basándose únicamente en las propiedades del material y fuentes de luz externas, también proporciona una nueva dirección de desarrollo para el futuro diseño de robots livianos y de bajo costo.
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