Los investigadores han dado un salto significativo en el desarrollo de robots saltadores del tamaño de un insecto capaces de realizar tareas en los pequeños espacios que a menudo se encuentran en entornos mecánicos, agrícolas y de búsqueda y rescate.

Un nuevo estudio dirigido por el profesor de ingeniería y ciencias mecánicas Sameh Tawfick demuestra una serie de robots del tamaño de un escarabajo lo suficientemente pequeños como para caber en espacios reducidos, lo suficientemente poderosos para maniobrar sobre obstáculos y lo suficientemente rápidos para igualar el rápido tiempo de escape de un insecto.

Los hallazgos se publican en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Investigadores de la U. of I. y la Universidad de Princeton han estudiado la anatomía, la mecánica y la evolución del escarabajo clic durante la última década. Un estudio de 2020 encontró que el pandeo rápido, la liberación rápida de energía elástica, de un músculo enrollado dentro del tórax de un escarabajo se activa para permitirles impulsarse en el aire muchas veces la longitud de su cuerpo, como un medio para enderezarse si volteados sobre sus espaldas.

« Uno de los grandes desafíos de la robótica a pequeña escala es encontrar un diseño que sea pequeño, pero lo suficientemente potente como para moverse alrededor de obstáculos o escapar rápidamente de entornos peligrosos », dijo Tawfick.

En el nuevo estudio, Tawfick y su equipo usaron diminutos actuadores en espiral, análogos a los músculos de los animales, que tiran de un mecanismo en forma de viga, lo que hace que se doble lentamente y almacene energía elástica hasta que se libera y amplifica espontáneamente, impulsando a los robots. hacia arriba.

« Este proceso, llamado cascada de pandeo dinámico, es simple en comparación con la anatomía de un escarabajo », dijo Tawfick. « Sin embargo, lo simple es bueno en este caso porque nos permite trabajar y fabricar piezas a pequeña escala ».

Guiado por la evolución biológica y los modelos matemáticos, el equipo construyó y probó cuatro variaciones de dispositivos, aterrizando en dos configuraciones que pueden saltar con éxito sin intervención manual.

« En el futuro, no tenemos un enfoque establecido sobre el diseño exacto de la próxima generación de estos robots, pero este estudio planta una semilla en la evolución de esta tecnología, un proceso similar a la evolución biológica », dijo Tawfick.

El equipo prevé que estos robots accedan a espacios reducidos para ayudar a realizar el mantenimiento de máquinas grandes como turbinas y motores a reacción, por ejemplo, al tomar fotografías para identificar problemas.

« También imaginamos que los robots a escala de insectos son útiles en la agricultura moderna », dijo Tawfick. pero a veces los investigadores necesitan un sensor para tocar una planta o capturar una fotografía de una característica a muy pequeña escala. Los robots a escala de insectos pueden hacer eso ».

Investigadores de la Universidad de Birmingham, Reino Unido; Universidad de Oxford; y la Universidad de Texas en Dallas también participaron en esta investigación.

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, el Instituto de Investigación Toyota de América del Norte, la Fundación Nacional de Ciencias y la Royal Society apoyaron este estudio.