Los principios del origami podrían ayudar a liberar el verdadero potencial de los robots más pequeños, aumentando la velocidad, la agilidad y el control en máquinas de no más de un centímetro de tamaño.

Microrrobot
© Evgueni Filipov/U. Michigan
Microrrobot de Evgueni Filipov.
Investigadores de la Universidad de Michigan han demostrado que las reglas de comportamiento que sustentan el arte japonés del plegado de papel pueden expandir las capacidades de estas máquinas, creando un potencial para un mayor uso en campos tan diversos como los equipos médicos y la detección de infraestructuras.

"Hemos encontrado una nueva forma de diseñar, fabricar y activar microbots", dijo Evgueni Filipov, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental de la UM. "Hemos sido los primeros en traer capacidades avanzadas de plegado origami a un sistema integrado de microbots".

Sus robots pueden dar lugar a una forma, completar una tarea, luego reconfigurarse en una segunda forma para una tarea adicional, y así sucesivamente.

La última investigación del equipo, que incluye a Kenn Oldham, un profesor de ingeniería mecánica de la UM, el estudiante de doctorado Yi Zhu y la asistente de investigación de posgrado Mayur Birla, aparece en la revista Advanced Functional Materials.

Hasta la fecha, la mayoría de los microbots tienen movimientos limitados, lo que dificulta su capacidad para realizar tareas útiles. Para aumentar su rango de movimiento, necesitan ser capaces de plegarse en grandes ángulos. El equipo de la UM ha creado microbots que pueden doblarse hasta 90 grados y más. Pliegues más grandes permiten a los microbots formar formas más complejas.

El enfoque único adoptado por la UM permite a sus microbots completar su rango de movimiento hasta 80 veces por segundo, un ritmo más rápido de lo que la mayoría puede operar.

Los microbots que usan los principios del origami a menudo requieren un estímulo externo para activarse, como el calor dentro de un cuerpo o un campo magnético aplicado al microbot. Los de la UM utilizan una capa de oro y una capa de polímero que actúan como un actuador a bordo, lo que significa que no se necesita ningún estímulo externo.

Si bien los microbots están actualmente controlados por un cable, al final emplearán una batería y un microcontrolador que aplicarán una corriente eléctrica en los sistemas.

"Cuando la corriente pasa a través de la capa de oro, crea calor, y usamos el calor para controlar los movimientos del microbot", dijo Filipov. "Hacemos el pliegue inicial calentando el sistema, luego lo desplegamos dejando que se enfríe. Para conseguir que algo se pliegue y permanezca plegado, sobrecalentamos el sistema. Cuando sobrecalentamos, podemos programar el pliegue, cambiándolo donde interese que se quede."

Estas capacidades permiten a los microbots funcionar de manera elástica y plástica, dándoles la capacidad de recuperar su forma original.

La investigación fue apoyada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa y la Beca del Decano de la Facultad de Ingeniería de la UM.


(Video en inglés)