El equipo de Xiaoyu (Rayne) Zheng, de la Escuela Samueli de Ingeniería, perteneciente a la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) de Estados Unidos, ha ideado una nueva estrategia de diseño e impresión 3D con la que es posible fabricar robots en un solo paso.
A diferencia de lo que ocurre con otras técnicas de impresión 3D para construir robots, que necesitan diversos pasos, sobre todo para la incorporación de componentes electrónicos complejos. Con la fabricación tradicional, son aún más los pasos requeridos. La nueva técnica ya ha sido probada, fabricando robots diminutos que caminan, maniobran y saltan.
El avance ha permitido fabricar de una sola vez todos los sistemas mecánicos y electrónicos necesarios para el funcionamiento de un robot mediante un nuevo tipo de proceso de impresión en 3D de metamateriales. Una vez impreso en 3D, el “metabot” es capaz de propulsarse, moverse, detectar cosas en su entorno y tomar decisiones.
Los metamateriales impresos constan de una red interna de elementos sensoriales, móviles y estructurales y pueden desplazarse por sí mismos siguiendo órdenes programadas. Con la red interna de movimiento y detección ya instalada, el único componente externo necesario es una pequeña batería para alimentar el robot.
El equipo ha demostrado la integración con una batería ubicada en el propio robot y un controlador para lograr el funcionamiento totalmente autónomo de los robots impresos en 3D, cada uno del tamaño de una uña.
Según Zheng, la metodología podría conducir a nuevos diseños de robots biomédicos, como endoscopios autodirigidos o diminutos robots nadadores, capaces de emitir ultrasonidos y navegar por sí mismos dentro del cuerpo humano para administrar dosis de fármacos en puntos internos específicos del cuerpo.
Estos metabots también pueden explorar entornos peligrosos. En un edificio derrumbado, por ejemplo, un enjambre de estos diminutos robots armados con sensores integrados podría acceder rápidamente a espacios confinados, evaluar los niveles de amenaza y ayudar a las labores de rescate encontrando a las personas atrapadas entre los escombros.
La clave para los nuevos robots fabricables en un solo paso es el diseño y la impresión de metamateriales piezoeléctricos, una clase de materiales que pueden cambiar de forma y moverse en respuesta a un campo eléctrico o crear carga eléctrica como resultado de fuerzas físicas. El uso de estos materiales simplifica mucho la parte mecánica y la eléctrica de tales robots, un requisito fundamental para un proceso de fabricación de un solo paso.
Zheng y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo método en la revista académica Science, bajo el título “Design and printing of proprioceptive three-dimensional architected robotic metamaterials”.
