Robótica blanda es un campo en crecimiento dentro de la Inteligencia Artificial. Estos sistemas son capaces de adaptarse de forma segura a entornos complejos y pueden tener varios diseños y escalas de longitud, desde metros hasta submicrómetros.
Los robots blandos que están en la escala milimétrica tienen especial importancia, ya que pueden consistir en una combinación de actuadores en miniatura controlados por presión neumática. Estos robots blandos son útiles para navegar en áreas confinadas complejas y la manipulación de objetos pequeños.
Una de las consecuencias de reducir los robots neumáticos blandos a milímetros es que tienen características más finas. Estos se reducen en más de un orden de magnitud. Este diseño requiere una gran delicadeza a la hora de realizarlos a través de medios tradicionales como el moldeado y la litografía blanda. Hay algunas nuevas tecnologías como procesamiento de luz digital (DLP) que producen altas resoluciones teóricas, pero aún es difícil hacerlo sin obstruirse. Los ejemplos exitosos de robots neumáticos blandos en miniatura de impresión 3D no ocurren a menudo.
Investigadores de Singapur y China, principalmente del Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD), Universidad del Sur de Ciencia y Tecnología (SUSTech), y Universidad de Zhejiang (ZJU), han creado un flujo de proceso genérico para guiar la impresión 3D DLP de actuadores neumáticos en miniatura para robots blandos. Estos tienen un tamaño total de 2-15 mm. La investigación fue publicada en Tecnologías de materiales avanzados.
«Aprovechamos la alta eficiencia y resolución de la impresión 3D DLP para fabricar actuadores robóticos blandos en miniatura», dijo el profesor asociado Qi (Kevin) Ge de SUSTech, investigador principal del proyecto de investigación. “Para garantizar la fidelidad de impresión confiable y el rendimiento mecánico en los productos impresos, presentamos un nuevo paradigma para la adaptación sistemática y eficiente de la formulación del material y los parámetros clave de procesamiento”.
La forma en que funciona la impresión 3D DLP es que se agregan fotoabsorbentes a las soluciones de polímeros. Esto mejora las resoluciones de impresión en direcciones laterales y verticales. Aumentar la cantidad provocará una rápida degradación de la elasticidad del material. La elasticidad es extremadamente importante para que los robots blandos soporten grandes deformaciones.
“Para lograr una compensación razonable, primero seleccionamos un fotoabsorbente con buena absorbancia a la longitud de onda de la luz ultravioleta proyectada y determinamos la formulación adecuada del material según las pruebas de rendimiento mecánico. A continuación, caracterizamos la profundidad de curado y la fidelidad XY para identificar la combinación adecuada de tiempo de exposición y grosor de la capa cortada”, explicó el coautor Yuan-Fang Zhang de SUTD.
“Al seguir este flujo de proceso, podemos producir una variedad de actuadores robóticos neumáticos blandos en miniatura con varias estructuras y modos de transformación, todos más pequeños que una moneda de un dólar de Singapur, en un sistema de impresión 3D multimaterial de construcción propia. La misma metodología debería ser compatible con la estereolitografía comercial (SLA) o las impresoras 3D DLP, ya que no se requiere ninguna modificación de hardware”, dijo el autor correspondiente, el profesor Qi Ge de SUSTech.
Además de todo esto, los investigadores también desarrollaron un removedor de desechos blandos que tiene un manipulador continuo y una pinza neumática blanda en miniatura impresa en 3D. Es capaz de navegar por un espacio confinado y recoger pequeños objetos que se encuentran en lugares difíciles de alcanzar.
Estos nuevos desarrollos ayudarán en el proceso de impresión 3D de robots blandos en miniatura con geometrías complejas y diseños multimateriales sofisticados. La integración de actuadores neumáticos blandos en miniatura impresos en un sistema robótico brindará muchas oportunidades. Estas nuevas tecnologías se pueden aplicar a aplicaciones como el mantenimiento de motores a reacción y la cirugía mínimamente invasiva, y seguirán desarrollándose para que puedan beneficiar a muchas más áreas.
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