Una nueva investigación de la Universidad Estatal de Arizona demuestra cómo las estructuras curvas de origami pueden conducir a una flexibilidad ajustable en los robots. La flexibilidad ajustable permite que un robot ajuste su rigidez en función de la tarea en cuestión, lo que en el pasado ha demostrado ser difícil de implementar con diseños simples.
Hanqing Jiang es profesor de ingeniería mecánica en la universidad y autor principal del artículo titulado «Manipulación de la rigidez in situ mediante un elegante origami curvo». La obra fue publicada en Avances de la ciencia.
«La incorporación de estructuras de origami curvas en el diseño robótico ofrece una posibilidad notable de flexibilidad ajustable o rigidez, como su concepto complementario», dijo Jiang. “La alta flexibilidad, o la baja rigidez, es comparable al aterrizaje suave navegado por un gato. La baja flexibilidad, o la alta rigidez, es similar a ejecutar un salto duro con un par de botas rígidas”.
Diferencia operativa
Jiang comparó la diferencia operativa que ofrece el origami curvo con la de los autos deportivos en comparación con los vehículos más enfocados en la comodidad.
«Al igual que cambiar entre un modo de automóvil deportivo y un modo de conducción cómodo, estas estructuras de origami curvas ofrecerán simultáneamente la capacidad de cambiar a pedido entre los modos suave y duro dependiendo de cómo interactúen los robots con el entorno», dijo.
Dentro del campo de la robótica, existen diferentes modos de rigidez, como la alta rigidez, que es crucial para levantar pesos pesados. Se confía en la alta flexibilidad para la absorción de impactos, y la rigidez negativa, que es la capacidad de liberar energía almacenada como un resorte, se usa para correr.
Flexibilidad bajo demanda
Para los robots que requieren rigidez, suelen ser voluminosos. Sin embargo, el origami curvo les permite operar en una escala de rigidez ampliada, lo que significa flexibilidad bajo demanda.
La investigación del equipo se centró en combinar la energía de plegado en los pliegues del origami con la flexión del panel, que se ajusta al moverse a lo largo de múltiples pliegues entre dos puntos. Con el origami curvo, un solo robot es capaz de realizar varios movimientos. Por ejemplo, el equipo desarrolló un robot de natación que tiene un rango de nueve movimientos diferentes, como rápido, lento, medio, lineal y giratorio. Para lograr cualquiera de estos, los pliegues solo necesitan ser ajustados.
Además de la robótica, los principios establecidos en la investigación podrían ayudar a diseñar metamateriales mecánicos en las industrias electromagnética, automotriz y aeroespacial. También podría resultar útil en la creación de dispositivos biomédicos.
“La belleza de este trabajo es que el diseño de pliegues curvos, y cada pliegue curvo corresponde a una flexibilidad particular”, dijo Jiang.
Otros autores que contribuyeron a la investigación incluyen a Hanqing Jiang, Zirui Zhai y Lingling Wu de la Escuela de Ingeniería.