El robot, denominado “soft ring jumper”, se compone principalmente de una cuerda de elastómero de cristal líquido y un tope delgado de aluminio en forma de V que une los dos extremos de la cuerda. Su diseño recuerda a un juguete de avión de balsa con banda elástica, pero funciona bajo principios de torsión y energía elástica almacenada.
Cómo funciona el mecanismo de salto
Cuando la luz infrarroja incide sobre la cuerda de elastómero, el material se contrae y gira. El tope en forma de V impide que la cuerda ruede o se desenrolle, forzándola a torcerse y apretarse, almacenando energía elástica de torsión. Cuando la cuerda alcanza su máxima energía almacenada, el tope de aluminio se dispara hacia abajo, golpeando el suelo y propulsando el robot hacia adelante o hacia arriba.
Durante el movimiento, la cuerda regresa a su forma original, lista para alimentar el siguiente salto siempre que la luz infrarroja continúe brillando. Esto permite que el robot se autoresetee en el aire después de cada salto, sin necesidad de intervención externa.
Control del tipo de movimiento
Según Fangjie Qi, primer autor del estudio, el equipo puede controlar la naturaleza del movimiento del robot mediante cambios menores en el diseño geométrico:
- Si el ángulo en forma de V en un extremo de la lágrima es muy amplio (120 grados), el robot simplemente se arrastra hacia adelante.
- Si se reduce el ángulo a 90 grados, el robot salta hacia adelante, alcanzando hasta tres longitudes de su cuerpo.
- Si se reduce aún más a 50 grados, el robot salta verticalmente, llegando hasta 80 alturas de su cuerpo.
Un solo parámetro geométrico determina si el robot se arrastra, salta hacia adelante o salta verticalmente.
Mejoras de estabilidad y distancia de salto
El equipo descubrió que para hacer que los robots salten más lejos, simplemente se requiere agregar un pequeño peso al lado del anillo opuesto al tope en forma de V. Esto cambia el centro de masa del robot y conduce a un movimiento hacia adelante más potente y estable, similar a un nadador inclinándose hacia adelante al saltar desde el bloque de salida.
En pruebas, el robot logró saltar más de 500 veces de forma continua bajo una lámpara infrarroja constante, adaptándose a terrenos variados como césped, arena, piedras y mantillo.
Ventajas frente a robots blandos anteriores
Hasta ahora, los saltos repetitivos en robots blandos autónomos han sido un requisito difícil, en gran parte porque tales acciones demandan reinicio externo, control complejo o estimación espaciotemporal, según describe el artículo de PNAS. El robot de NC State supera estas limitaciones al usar torsión fototérmica infrarroja en su forma de lágrima, permitiéndole saltar, aterrizar, resetearse y saltar nuevamente de forma continua.
El dispositivo puede adaptarse a terrenos irregulares, entornos líquidos y obstáculos, todo de forma autónoma. Además, el robot solo salta donde la luz llega, lo que permite un control espacial preciso del movimiento.
Aplicaciones potenciales y limitaciones actuales
A pesar del avance técnico, los diseñadores reconocen que no hay aplicaciones inmediatas para estos robots saltadores. Sin embargo, la cantidad de desarrollo robótico para exploración terrestre y extraterrestre sugiere que los “fotoleapers” son una solución que eventualmente encontrará su problema.
Si se combinan con una gama de microsensores de baja potencia y baja masa, estos robots podrían recopilar datos útiles de forma autónoma sobre distancias vastas e incluso inaccesibles. Los investigadores mencionan como áreas potenciales la navegación ambiental, robótica de enjambre y navegación en terrenos no estructurados.
Limitaciones a considerar
- Requiere una fuente constante de luz infrarroja para operar.
- Las pruebas actuales son pruebas de concepto, no demostraciones de un producto terminado.
- El tamaño del prototipo es pequeño (aproximadamente 20 mm de diámetro), lo que limita su capacidad de carga útil.
- No hay aplicaciones comerciales inmediatas identificadas.
Este desarrollo representa un avance fundamental en robótica blanda, demostrando que es posible lograr movimiento autónomo continuo sin componentes electrónicos complejos, abriendo nuevas posibilidades para futuras aplicaciones en exploración y monitoreo ambiental.
Fuente: New Atlas .
Fuentes adicionales: Tech Xplore (NC State) . Interesting Engineering (robot blando que salta con luz infrarroja) .
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