Investigadores chinos desarrollan un robot blando capaz de operar en entornos helados de hasta -50 °C

Por Du Qiongfang

Movimiento y autorreconfiguración del robot blando multifuncional basado en polímeros electroactivos (Foto: Portal digital de la Universidad Politécnica del Noroeste)

Investigadores chinos han desarrollado un robot blando multifuncional que es capaz de operar en ambientes extremadamente fríos y navegar en estructuras complejas, ofreciendo ventajas significativas en escenarios como la inspección de turbinas de aeronaves, detección de hendiduras y operaciones en regiones frías, informó este jueves Jiemian News.

El robot blando multifuncional, basado en un nuevo tipo de polímero electroactivo, ha sido desarrollado conjuntamente por el Laboratorio de Tecnología de Estructuras Aeroespaciales de la Universidad Politécnica del Noroeste, la Ciudad Universitaria de Hong Kong y la Universidad Politécnica de Hong Kong,

Los polímeros electroactivos son materiales inteligentes que pueden cambiar su tama?o, forma o volumen en respuesta a un campo eléctrico fuerte, y se utilizan ampliamente en campos de vanguardia como músculos artificiales y robótica blanda para tareas como calefacción autónoma, inspección y fusión de hielo a temperaturas tan bajas como -50 °C.

A medida que se expanden los escenarios de aplicación, los robots enfrentan mayores demandas en sus capacidades de integración multifuncional. Los polímeros electroactivos convencionales generalmente solo pueden cambiar de dimensiones cuando se activan eléctricamente, lo que limita su adaptabilidad a diferentes entornos y necesidades de integración.

Desarrollar materiales inteligentes con comportamientos de respuesta multimodal y lograr una integración funcional sigue siendo un desafío urgente en la investigación actual de robótica blanda.

En este estudio, el equipo ha desarrollado un gel de cloruro de polivinilo electroactivo mejorado con acetato de vinilo que presenta deformación a baja tensión, fuerte electroadhesión y calentamiento controlado. En comparación con los materiales existentes, reduce la generación de calor en más del 50 por ciento, extiende la vida útil 15 veces, incrementa la fuerza de salida 1,75 veces y aumenta la fuerza de electroadhesión 2,15 veces, indicaron los investigadores.

Usando este material mejorado, el equipo de investigación ha desarrollado un robot blando miniatura capaz de moverse rápidamente, auto-calentarse en bajas temperaturas, ensamblarse de manera modular y operar de forma colaborativa. La estructura compacta de este robot y los avances en su actuación permiten que el robot funcione a ultra-bajo voltaje (72,5 V), lo que demuestra una reducción del 75 por ciento en el voltaje de operación en comparación con los sistemas más avanzados. Los avances en electro-adhesión permiten que los robots auto-reconfigurables logren conexiones de módulos dentro de dimensiones milimétricas, sin depender de microestructuras complejas.

Se espera que el logro de la auto-reconfiguración en robots con una limitación dimensional facilite el avance de los enjambres robóticos. En un entorno de frío extremo, el robot completó tareas de auto-calentamiento, inspección de blisk de motor aeroespacial y deshielo a temperaturas bajo cero, demostrando claras ventajas en escenarios de aplicación como la inspección de blisk de motor aeroespacial, detección de rendijas y operaciones en regiones frías.

El estudio proporciona nuevas perspectivas para el desarrollo de sistemas robóticos inteligentes peque?os en entornos extremos y también demuestra el amplio potencial de aplicación de estos materiales en campos que incluyen dispositivos electrónicos, sistemas biónicos y manufactura inteligente.

El equipo de investigación se centra principalmente en las aplicaciones del robot en equipos de precisión de alta gama, como la inspección rápida de motores de aeronaves utilizados en regiones polares.

“Al optimizar el dise?o estructural del robot, también se puede aplicar a tareas de inspección de tuberías estrechas que se encuentran en la vida cotidiana, como tuberías de petróleo y gas o tuberías de calefacción”, resaltó Zhang Junshi, profesor de la Universidad Politécnica del Noroeste, director de la investigación.

Algunos investigadores del equipo también propusieron aplicar este material en el campo médico y de la salud.

“Debido a su suavidad y deformación controlable, se puede utilizar en masajes, fisioterapia, o en el desarrollo de exoesqueletos suaves para movimiento asistido, haciéndolos más ligeros, adaptables y seguros que las estructuras rígidas actuales”, afirmó Zhang.

Los hallazgos de la investigación se publicaron recientemente en la revista internacional Advanced Science, informó la Universidad Politécnica del Noroeste en un comunicado.