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Creación de un músculo robótico capaz de sudar, con impresión 3D

Investigadores de la Universidad de Cornell, han tenido la creación de un músculo robótico que suda. Es impreso en 3D. Al lograr que la mano del robot pueda sudar, también el músculo logra regular su temperatura de igual forma como lo hacen los mamíferos. Los investigadores han explicado que la gestión térmica es imprescindible para que los robots puedan trabajar durante un largo tiempo, sin llegar a recalentarse. De acuerdo al investigador principal del proyecto, Rob Shepherd, este tipo de gestión térmica es solución viable debido a la fabricación aditiva.

La gran investigación de equipo, llamada Transpiración Automática en Actuadores de Hidrogel Impresos en 3D, fue publicada en Science Robotics y señala en detalle el método usado para que el músculo robótico llegue a sudar. Realmente, si los motores de densidad alta de torsión y también los motores exotérmicos que sirven para alimentar un robot llegan a sobrecalentarse, el robot deja de funcionar. Esto es más problemático en los robots blandos realizados con materiales sintéticos. Siendo así,   ¿nos inspiramos en los mamíferos y permitimos que la mano del robot sude?

Los investigadores utilizaron la impresión 3D creando actuadores en forma de dedo que para regular su temperatura mediante el sudor

Uno de los investigadores explica: “La capacidad de transpirar es una de las características más notables de los humanos. La sudoración aprovecha la pérdida de agua evaporada para disipar rápidamente el calor, y puede enfriarse por debajo de la temperatura ambiente. Entonces, como suele ser el caso, la biología nos brindó una excelente guía como ingenieros”.

La fabricación aditiva del músculo robótico

Fue empleada la estereolitografía multimaterial.  Se hizo uso de luz estableciendo la disposición del robot capa por capa. Para lograrlo, el equipo desarrolló los materiales de nanopolímeros que fueron necesarios. Así, elaboraron actuadores como dedo, compuestos por materiales de hidrogel capaces de retener agua y dar respuesta a la temperatura. Concretamente, la reacción de la capa base a temperaturas por encima de 30°C es encogerse. Al suceder esto, se exprime el agua en otra capa que se presenta perforada con unos poros pequeños. Estos pequeños poros son también sensibles al rango igual de temperatura. Por eso, se dilatan dejando escapar el agua con el calor.  Cuando la temperatura está por debajo de 30°C, se cierran.

El equipo de investigadores observó que el proceso podía ser como tres veces más eficiente que en los humanos. T.J. Wallin,  co-autor principal de esta investigación, señala: «La mejor parte de esta estrategia sintética es que el rendimiento de regulación térmica se basa en el material mismo. No necesitábamos tener sensores u otros componentes para controlar la tasa de sudoración. Cuando la temperatura local aumentó por encima de la transición, los poros simplemente se abrían y cerraban por sí solos».

Los actuadores en forma de dedo fueron agregados a la mano de robot con la capacidad de agarrar y de levantar objetos. Es importante considerar que estos dedos podrían hacer difícil la movilidad del robot. El agua pudiera hacer la mano resbaladiza, pero, las modificaciones existentes en la textura del hidrogel podrían llegar a compensarlo. Otro factor a tomar en cuenta es que el robot requerirá abastecimiento de agua si la perdiera, de igual forma que nosotros. Rob Shepherd dijo: «Creo que el futuro de hacer estos materiales y robots más análogos biológicamente dependerá de la composición del material».

El proceso de capa por capa de esta fabricación aditiva es básica para la creación de estos actuadores de dedo. Shepherd finalizó: «Esto plantea un punto de investigación multidisciplinaria en esta área, donde realmente ningún grupo tiene todas las respuestas».

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