Una bomba impulsa robots blandos y prepara cócteles
El dispositivo abre la puerta a aplicaciones robóticas blandas en manipulación de alimentos, fabricación y terapéutica biomédica.
La bebida más caliente del verano puede ser la SEAS-colada. Esto es lo que necesitas para prepararla: ginebra, zumo de piña, leche de coco y una bomba peristáltica blanda basada en un actuador de elastómero dieléctrico. Por desgracia, este último componente sólo se encuentra en el laboratorio de Robert Wood, catedrático Harry Lewis y Marlyn McGrath de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.
Arriba Una bomba compacta y suave con flujo de presión ajustable es lo suficientemente versátil como para bombear una variedad de fluidos con viscosidad variable, incluyendo ginebra, zumo y leche de coco.
Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS
Al menos, por ahora.
Wood y su equipo diseñaron la bomba para resolver un importante reto de la robótica blanda: cómo sustituir los componentes de potencia tradicionalmente voluminosos y rígidos por alternativas blandas.
En los últimos años, el laboratorio de microrobótica de Wood en SEAS ha desarrollado análogos blandos de componentes robóticos tradicionalmente rígidos, como válvulas y sensores. En los sistemas robóticos accionados por fluidos, las bombas controlan la presión o el caudal del líquido que impulsa el movimiento del robot. La mayoría de las bombas disponibles hoy en día para robótica blanda son demasiado grandes y rígidas para caber a bordo, no tienen potencia suficiente para su accionamiento o sólo funcionan con fluidos específicos.
El equipo de Wood ha desarrollado una bomba blanda compacta con presión y caudal ajustables, lo bastante versátil para bombear diversos líquidos de viscosidad variable, como ginebra, zumo y leche de coco, y lo bastante potente para accionar dispositivos hápticos blandos y un dedo robótico blando.
El tamaño, la potencia y la versatilidad de la bomba abren un abanico de posibilidades para los robots blandos en diversas aplicaciones, como la manipulación de alimentos, la fabricación y la terapéutica biomédica.
La investigación se ha publicado recientemente en Science Robotics.
Las bombas peristálticas se utilizan mucho en la industria. Estas sencillas máquinas utilizan motores para comprimir un tubo flexible, creando un diferencial de presión que impulsa el líquido a través del tubo. Este tipo de bombas son especialmente útiles en aplicaciones biomédicas porque el líquido no toca ningún componente de la propia bomba.
"Las bombas peristálticas pueden bombear líquidos con una amplia gama de viscosidades, suspensiones de partículas líquidas o fluidos como la sangre, que son difíciles de bombear con otros tipos de bombas", explica el primer autor, Siyi Xu, antiguo estudiante de posgrado en SEAS y actual becario posdoctoral en el laboratorio de Wood.
Basándose en investigaciones anteriores, Xu y su equipo diseñaron unos actuadores de elastómero dieléctrico (DEA) accionados eléctricamente para que actuaran como motor y rodillos de la bomba. Estos actuadores blandos tienen una densidad de potencia muy alta, son ligeros y pueden funcionar durante cientos de miles de ciclos.
El equipo diseñó un conjunto de DEA que se coordinan entre sí, comprimiendo un canal milimétrico en una secuencia programada para producir ondas de presión.
El resultado es una bomba centimétrica lo bastante pequeña para caber a bordo de un pequeño robot blando y lo bastante potente para accionar el movimiento, con presión, caudal y dirección de flujo controlables.
"También demostramos que podíamos ajustar activamente la salida de flujo continuo a gotas variando los voltajes de entrada y la resistencia de salida, en nuestro caso el diámetro de la aguja roma", explica Xu. "Esta capacidad puede permitir que la bomba sea útil no sólo para la robótica, sino también para aplicaciones microfluídicas".
"La mayoría de los robots blandos contienen componentes rígidos en algún punto de su cadena cinemática", explica Wood. "Este tema empezó como un esfuerzo por cambiar una de esas piezas clave, la bomba, por una alternativa blanda. Pero por el camino nos dimos cuenta de que las bombas blandas compactas pueden tener una utilidad mucho mayor, por ejemplo en entornos biomédicos para la administración de fármacos o dispositivos terapéuticos implantables."
Los coautores de la investigación son Cara M. Núñez y Mohammad Souri. Ha contado con el apoyo de la National Science Foundation en el marco de la subvención CMMI-1830291.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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