Inspirándose en el arte del origami, que consiste en doblar papel, ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto una forma de transformar una única estructura cúbica de plástico en más de 1.000 configuraciones utilizando sólo tres motores activos. Los hallazgos podrían allanar el camino para sistemas protésicos que cambian de forma y que pueden asumir múltiples funciones e incluso transportar una carga: estructuras robóticas versátiles utilizadas en el espacio, por ejemplo.
“La pregunta que nos hacemos es cómo lograr una forma versátil con una pequeña cantidad de actuadores que impulsen el cambio de forma”, dijo Ji Yin, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial y coautor de un artículo que describe el trabajo. “Aquí utilizamos un concepto jerárquico observado en la naturaleza, como fibras musculares en capas, pero con cubos de plástico para crear un robot transformador”.
Los investigadores de NC State ensamblaron cubos de plástico huecos utilizando una impresora 3D y ensamblaron 36 de ellos con bisagras giratorias; Algunas bisagras se fijaron con pasadores de metal, otras se activaron de forma inalámbrica con un motor.
Los investigadores pudieron mover los cubos en más de 1.000 formas utilizando sólo tres motores activos. Estas formas incluían estructuras en forma de túneles, estructuras en forma de puentes e incluso arquitectura de varios pisos.
Los robots de Transformer continuo pueden moverse hacia adelante, hacia atrás y hacia los lados, sin piernas, simplemente controlando la forma en que la estructura cambia de forma. Los bots pueden ser planos con relativa rapidez, o completamente abiertos, en grandes cubos como cajas, o completamente cerrados. Los robots pueden transportar cargas de hasta tres veces su propio peso.
Después de eso, los investigadores intentarán mejorar los robots Transformer.
“Queremos crear una estructura más fuerte que pueda soportar cargas mayores”, dijo Yanbin Li, investigador postdoctoral en NC State y coautor correspondiente del artículo. “Si queremos la forma de un coche, por ejemplo, ¿cómo diseñamos la primera estructura que pueda transformarse en la forma de un coche? Queremos probar nuestras estructuras con aplicaciones del mundo real, como robots espaciales”.
“Creemos que estos podrían desplegarse, ser robots espaciales configurables y usarse como hábitats”, dijo Antonio Di Lalo, investigador postdoctoral en NC State y coprimer autor del artículo. “Es modular, por lo que puedes enviarlo al espacio en pisos y montarlo como refugio o residencia, y luego desmontarlo”.
“Para los usuarios, tiene que ser fácil de integrar y controlar”, afirma Yin.
Hao Su, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial, es coautor correspondiente del artículo. Junxi Zhu, Ph.D. del estado de Carolina del Norte. estudiante, Yinding Chi, ex Ph.D. estudiante de NC State, también es coautor del artículo.
El resultado se muestra comunicación de la naturaleza. La financiación para la investigación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias bajo las subvenciones CMMI-2005374, CMMI-2126072 y 2231419.