Equipo crea robot modular continuo basado en tubos plegados en origamis.

9 de junio de 2023 feature

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

En los últimos años, los robóticos han creado una cantidad creciente de sistemas autónomos basados en estructuras y diseños diferentes. Entre ellos se encuentran los robots modulares, que están compuestos por diferentes elementos o 'módulos' que pueden ser reconfigurados para llevar a cabo tareas específicas de manera más efectiva.

El origami, el arte asiático de plegar papel para crear formas decorativas 3D, puede ser una valiosa inspiración para la creación de estructuras robóticas modulares. Esto se debe a que ofrece modelos y patrones predefinidos a través de los cuales las láminas 2D de materiales pueden convertirse en elaboradas estructuras 3D con diferentes propiedades mecánicas.

Investigadores de la Universidad de Guangzhou, la Universidad de Yanshan y otras universidades en China crearon recientemente un nuevo robot modular continuo construido con una serie de tubos basados en un pliegue de origami específico, conocido como el pliegue Miura. Este robot, presentado en un artículo preimpreso publicado en SSRN, puede contraerse y doblarse siguiendo patrones específicos para completar diferentes tareas.

'Al plegar una lámina plana bajo un patrón de pliegue específico se puede formar un tubo de origami tridimensional, que ha demostrado tener propiedades mecánicas únicas y una amplia variedad de aplicaciones en ingeniería', dijeron Junfeng He, Guilin Wen y sus colegas a Tech Xplore. 'En este estudio, se diseñó un tubo de origami derivado del pliegue Miura y se analizaron su cerrado circular preciso y sus propiedades mecánicas, revelando que el tubo de origami tiene un sistema de características de rigidez programables'.

El pliegue Miura es un patrón de origami que resulta en el plegado de una superficie plana en una estructura con un área más pequeña. Este pliegue ha sido utilizado para crear diferentes tecnologías que pueden beneficiarse de este cambio en forma, incluyendo grandes paneles solares para satélites, que pueden ser lanzados mientras están plegados sobre sí mismos y luego desplegarse en el espacio.

Como parte de su estudio, He, Wen y sus colegas utilizaron este pliegue para crear tubos flexibles, que luego sirvieron como base de su robot. Estos tubos se basan en una lámina de cloruro de polivinilo (PVC), un material resistente que a veces se utiliza para crear dispositivos médicos, tuberías e instalaciones de aislamiento para cables.

Este material tiene varias características ventajosas, incluyendo flexibilidad y una alta resistencia cuando se dobla o comprime. Como resultado, los tubos que sirven como columna vertebral del robot modular son flexibles y se pueden doblar, comprimir y torcer sin romperse.

Para evaluar la viabilidad de su diseño y la robustez de las estructuras de origami en las que se basa, los investigadores crearon un prototipo de robot hecho de tres módulos de tubos flexibles. Este robot puede tanto plegarse sobre sí mismo para reducir su tamaño como doblarse hacia un lado.

'Tres cables de acero separados impulsan cada módulo para lograr un movimiento independiente de contracción o flexión', explicaron He, Wen y sus colegas en su artículo. 'La instalación unificada de motores impulsados por cables de acero en el extremo de la base dota al robot con un espacio interno ligero e interconectado, una alta escalabilidad y una columna vertebral flexible'.

He, Wen y sus colegas evaluaron su prototipo en una serie de experimentos y descubrieron que podía completar con éxito dos tareas diferentes. La primera consiste en acoplarse a su base cuando se encuentra en un espacio estrecho, y la segunda, que requiere la instalación de un sujetador magnético en la parte superior de su estructura, implica sujetar y levantar objetos.

En el futuro, este nuevo diseño modular basado en origami podría ser utilizado para crear otros robots que puedan abordar efectivamente diferentes problemas del mundo real. Además, el trabajo de este equipo podría inspirar la creación de otras estructuras flexibles basadas en origami que podrían servir como columna vertebral de otros sistemas robóticos.

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