Inspirándose en el arte del plegado de papel del origami, ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto una forma de transformar una estructura cúbica de plástico en más de 1.000 configuraciones utilizando sólo tres motores activos. Los hallazgos podrían allanar el camino para sistemas artificiales que cambian de forma y que pueden realizar múltiples funciones e incluso transportar cargas, como estructuras robóticas versátiles utilizadas en el espacio, por ejemplo.
“La pregunta que nos hacemos es cuál es el número mínimo de actuadores que pueden impulsar el cambio de forma”, dijo Jin Yin, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial y coautor de un artículo que describe el trabajo Cómo conseguir múltiples looks versátiles juntos. “. “Aquí utilizamos un concepto jerárquico observado en la naturaleza, como fibras musculares en capas, pero con cubos de plástico para construir un robot transformador”.
Los investigadores de NC State ensamblaron cubos de plástico huecos utilizando una impresora 3D y ensamblaron 36 de ellos con bisagras giratorias. Algunas bisagras estaban montadas con pasadores de metal, mientras que otras se activaban de forma inalámbrica mediante un motor.
Los investigadores pudieron mover los cubos en más de 1.000 formas utilizando sólo tres motores activos. Estas formas incluían estructuras en forma de túneles, estructuras en forma de puentes e incluso arquitectura de varios pisos.
Los robots transformadores sin ataduras pueden controlar hacia adelante, hacia atrás y hacia los lados, sin piernas, sólo los modos de cambio de forma de la estructura. Los robots pueden ser relativamente rápidos, planos o completamente abiertos, en un cubo grande con forma de caja o completamente cerrados. Las botas también pueden soportar tres veces su propio peso.
A continuación, los investigadores intentarán mejorar aún más los robots Transformer.
“Queremos crear una estructura más fuerte que pueda soportar cargas más altas”, dijo Yanbin Li, investigador postdoctoral de Carolina del Norte y coautor del artículo. “Si queremos, por ejemplo, la forma de un automóvil, ¿cómo diseñamos primero una estructura que pueda transformarse en la forma de un automóvil? También queremos probar nuestra estructura con aplicaciones del mundo real, como robots espaciales”.
“Creemos que podrían usarse como robots y hábitats espaciales configurables y desplegables”, dijo Antonio DeLallo, investigador postdoctoral de Carolina del Norte y coprimer autor del artículo. “Es modular, por lo que puedes enviarlo a una flota espacial y montarlo como refugio o residencia, y luego desmontarlo”.
“Para los consumidores, debería ser fácil de recolectar y controlar”, afirmó Yen.
Hao Su, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial, es coautor del artículo. Junxi Zhou, Ph.D. del estado de Carolina del Norte. El estudiante Yinding Chi, ex estudiante de doctorado de NC State, también fue coautor del artículo.
aparece en los resultados Comunicaciones de la naturaleza. La financiación para la investigación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias bajo las subvenciones CMMI-2005374, CMMI-2126072 y 2231419.
