Medusa blanda a base de poliamida, activada por una aleación con memoria de forma

En las últimas décadas, los especialistas en robótica han estado desarrollando robots cada vez más sofisticados inspirados en la naturaleza y los organismos vivos. Al imitar de manera realista los procesos biológicos y el comportamiento animal, estos robots a menudo pueden navegar en una variedad de entornos y resolver problemas del mundo real de una manera muy efectiva.

Un equipo de investigación del Instituto Indio de Tecnología de Indore y el Instituto Indio de Tecnología de Jodhpur desarrolló recientemente un nuevo robot bioinspirado que se ve y se mueve como una medusa. Este robot, presentado en Revista Internacional de Robots Inteligentes y Aplicacionesse puede usar para monitorear de forma remota la vida marina o realizar otras misiones submarinas.

“Un nuevo robot flexible basado en una medusa blanda a base de poliimida accionada por una aleación con memoria de forma [SMA] fue fabricado y el pulso de la medusa y el proceso de recuperación fueron imitados”, escribieron Muralidharan, Saini y sus colegas en su artículo. “La técnica existente para la fabricación de tentáculos incrustados en el cable SMA es un proceso que requiere mucho tiempo y es agotador para los humanos. La estructura propuesta es novedosa, rentable y fácil de fabricar con un tiempo significativamente menor en comparación con los métodos convencionales basados ​​en moldes”.

Para crear su robot, Muralidharan, Saini y sus colegas primero cortaron láminas de poliamida Kapton de 75 μm de espesor (es decir, cinta a base de poliamida) en una estructura simétrica similar a una medusa de 25 cm de diámetro. Luego perforaron agujeros en este diseño en lugares específicos donde luego insertaron los cables SMA.

Los SMA son metales con una propiedad interesante de volver a su forma original bajo la influencia del calor después de la deformación. En su robot, los investigadores usaron un SMA llamado nitinol, que se usa comúnmente para fabricar dispositivos, conectores de cables y otros componentes electrónicos.

Se insertó nitinol en los orificios cortados previamente en la estructura similar a una medusa, y se pegó una pieza adicional de cinta de poliamida sobre el cuerpo del robot para asegurar el cable. Luego, los investigadores usaron cuerdas de goma para conectar el extremo de cada tentáculo al centro del cuerpo del robot.

“El comportamiento de la estructura de medusa propuesta se investigó con diferentes diámetros y frecuencias de cable SMA”, escribieron Muralidharan, Saini y sus colegas en su artículo. “Se midió el desplazamiento y la velocidad de los tentáculos de las medusas durante la imitación. Se llevó a cabo el modelado de temperatura de la estructura embebida en el SMA y el modelado de deflexión utilizando la teoría de flexión de vigas. Además, se realizó una simulación inicial de la imitación de medusas en Ansys Fluent y se evaluó el empuje”.

El robot inspirado en las medusas creado por este equipo de científicos es suave, flexible y muy ligero, con un peso de solo 45 gramos, además se basa en materiales económicos y fácilmente disponibles y se puede fabricar fácilmente a mayor escala. En las pruebas iniciales, el prototipo de robot se desempeñó excepcionalmente bien, nadando con éxito horizontalmente a 10 mm/sy verticalmente a 0,2 mm/s.

En el futuro, este nuevo robot puede mejorarse aún más, adaptarse a aplicaciones específicas y comercializarse. Esto puede ayudar a resolver de manera efectiva muchos problemas del mundo real relacionados con la navegación y/o el monitoreo de entornos submarinos.

“Los resultados muestran que el método propuesto se puede aplicar con éxito para imitar el movimiento de las medusas y extenderse a aplicaciones submarinas”, escribieron los investigadores. “El primer prototipo se desarrolló con un módulo de cámara incorporado y un sensor de sonda de detección de objetos con una estructura de campana PDMS resistente al agua”.

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