FUENTE:techxplore.com
AUTOR:Carnegie Mellon University
Un caracol robótico impulsado por un innovador material autocurativo y conductor de la electricidad.
Los ingenieros de la Universidad Carnegie Mellon desarrollaron un material blando con propiedades autorreparadoras y conductividad similar a la del metal: es el primero en mantener una adherencia eléctrica suficiente para soportar electrónica y motores digitales. Este avance, publicado en Nature Electronics, supone un gran paso adelante en el los campos de la electrónica, la medicina y la robótica, especialmente la robótica blanda.
En la Universidad Carnegie Mellon, la robótica blanda representa una nueva generación de máquinas y robots blandos fabricados con materiales multifuncionales que integran detección, actuación e inteligencia.
El equipo de investigación presentó el material, un compuesto de organogel relleno de metal líquido con alta conductividad eléctrica, baja rigidez, alta capacidad de estiramiento y propiedades autorreparadoras en tres aplicaciones:
- un robot resistente al daño inspirado en un caracol
- un circuito modular para alimentar un automóvil de juguete
- un bioelectrodo reconfigurable para medir la actividad muscular en distintas partes del cuerpo
«Se trata del primer material blando capaz de mantener una adherencia eléctrica lo bastante alta como para soportar electrónica digital y dispositivos de alto consumo energético», afirma Carmel Majidi, autora principal y catedrática de Ingeniería Mecánica. «Hemos demostrado que se pueden abastecer motores con él».
El material se presenta en tres demostraciones: un robot resistente a daños inspirado en un caracol, un circuito modular para alimentar un automóvil de juguete y un bioelectrodo reconfigurable para medir la actividad muscular en distintos puntos del cuerpo. Crédito: Facultad de Ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon
El robot caracol, totalmente libre de ataduras, utilizó el material conductor autorregenerativo en su blando exterior, al que incorporó una batería y un motor eléctrico para controlar el movimiento. Durante la demostración, el equipo cortó el material conductor y observó cómo su velocidad disminuía más de un 50%. Gracias a sus propiedades de autocuración, cuando dicho material se reconectó manualmente, el robot restableció su conexión eléctrica y recuperó el 68% de su velocidad original.
Dicho material también puede actuar como bloque de construcción modular para circuitos reconfigurables. En su demostración, un trozo de gel conectaba inicialmente el automóvil de juguete a un motor. Cuando el equipo dividió ese gel en tres secciones y conectó una sección a un LED montado en el techo, pudo restablecer la conexión del auto con el motor utilizando las dos secciones restantes.
«En la práctica, habrá casos en los que se quiera reutilizar y reciclar estos componentes electrónicos en forma de gel para distintas configuraciones, y nuestra demostración del automóvil de juguete demuestra que es posible», explica Majidi.
Por último, el equipo demostró la capacidad del material para reconfigurarse y obtener lecturas electromiográficas (EMG) de distintos puntos del cuerpo. Gracias a su diseño modular, el organogel puede reequiparse para medir la actividad de la mano en los músculos del antebrazo y de la pantorrilla en la parte posterior de la pierna. Esto abre las puertas a interfaces tejido-electrónicas, como EMG y electrocardiogramas, con materiales blandos y reutilizables.
«La robótica blanda trata de integrar perfectamente a los robots en nuestra vida cotidiana, poniendo a los humanos en el centro», explicó Majidi. «En lugar de estar cableado con electrodos de biomonitorización que conectan a los pacientes a un carrito de biomedición, nuestro gel puede utilizarse como un bioelectrodo que interactúa directamente con la electrónica montada en el cuerpo que puede recoger información y transmitirla de forma inalámbrica.»
En el futuro, Majidi espera combinar este trabajo sobre tejido nervioso artificial con su investigación sobre músculo artificial para construir robots hechos enteramente de materiales blandos similares al gel.
«Sería interesante ver cómo utilizan robots de cuerpo blando para vigilar lugares de difícil acceso. Ya sea un caracol que pueda controlar la calidad del agua, o una babosa que se arrastre por nuestras casas en busca de moho».
Más información: Carmel Majidi, A self-healing electrically conductive organogel composite, Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-00932-0. www.nature.com/articles/s41928-023-00932-0
