El Hombre de Hojalata no tenía uno. El Grinch era tres tallas más pequeño. Y para los robots blandos, las bombas accionadas electrónicamente que funcionan como sus «corazones» son tan voluminosas y rígidas que deben desacoplarse del cuerpo del robot, una separación que puede perder energía y hacer que los bots sean menos eficientes.
Ahora, una colaboración entre los investigadores de Cornell y el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. ha aprovechado las fuerzas hidrodinámicas y magnéticas para impulsar una bomba gomosa y deformable que puede proporcionar a los robots blandos un sistema circulatorio, imitando de hecho la biología de los animales.
«Estas bombas blandas distribuidas funcionan mucho más como los corazones humanos y las arterias desde las que se administra la sangre», dijo Rob Shepherd, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Facultad de Ingeniería, quien dirigió el equipo de Cornell. «Hemos tenido sangre de robot que publicamos de nuestro grupo, y ahora tenemos corazones de robot. La combinación de los dos creará máquinas más realistas».
El artículo del grupo, «Levitación magnetohidrodinámica para bombas flexibles de alto rendimiento», publicado el 11 de julio en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. El autor principal del artículo fue el investigador posdoctoral Yoav Matia.
El Laboratorio de Robótica Orgánica de Shepherd ha utilizado anteriormente compuestos de materiales blandos para diseñar todo, desde la «piel» del sensor estirable hasta las pantallas braille impulsadas por combustión y la ropa que monitorea el rendimiento deportivo, además de una colección de robots blandos que pueden caminar, gatear, nadar y sudar. Muchas de las creaciones del laboratorio podrían tener aplicaciones prácticas en los campos de atención y rehabilitación de pacientes.
Al igual que los animales, los robots blandos necesitan un sistema circulatorio para almacenar energía y potenciar sus apéndices y movimientos para completar tareas complejas.
La nueva bomba elastomérica consta de un tubo de silicona suave equipado con bobinas de alambre, conocidas como solenoides, que están espaciadas alrededor de su exterior. Los espacios entre las bobinas permiten que el tubo se doble y estire. Dentro del tubo hay un imán de núcleo sólido rodeado de fluido magnetorreológico, un fluido que se endurece cuando se expone a un campo magnético, lo que mantiene el núcleo centrado y crea un sello crucial. Dependiendo de cómo se aplique el campo magnético, el imán central se puede mover hacia adelante y hacia atrás, como un pistón flotante, para empujar fluidos, como agua y aceites de baja viscosidad, hacia adelante con fuerza continua y sin atascarse.
«Estamos operando a presiones y caudales que son 100 veces superiores a lo que se ha hecho en otras bombas blandas», dijo Shepherd, quien se desempeñó como coautor principal del artículo con Nathan Lazarus del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. «En comparación con las bombas duras, todavía tenemos un rendimiento 10 veces menor. Eso significa que no podemos impulsar petróleos realmente viscosos a tasas de flujo muy altas».
Los investigadores realizaron un experimento para demostrar que el sistema de bombeo puede mantener un rendimiento continuo bajo grandes deformaciones, y rastrearon los parámetros de rendimiento para que las iteraciones futuras puedan personalizarse para diferentes tipos de robots.
«Pensamos que era importante tener relaciones de escala para todos los diferentes parámetros de la bomba, de modo que cuando diseñemos algo nuevo, con diferentes diámetros de tubo y diferentes longitudes, sabríamos cómo debemos ajustar la bomba para el rendimiento que queremos, dijo Pastor.
El investigador postdoctoral Hyeon Seok An contribuyó al artículo.
La investigación fue apoyada por el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell. Original escrito por David Nutt, cortesía de Cornell Chronicle. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
