Robot insecto
Los investigadores del MIT han desarrollado un nuevo método de fabricación que permite producir motores actuadores de bajo voltaje, carga concentrada y alta durabilidad aptos para microrobots aéreos. Estos “músculos artificiales” mejoran de una manera impensable la carga útil que son capaces de levantar y permiten a sus modelos de insectos levitar durante un total de 20 segundos.
Un absoluto récord para cualquier dron/robot de estas dimensiones, cuya limitación se debía principalmente a la masa de los propios motores a ser levantada y que dichos motores han sido siempre de un peso considerable.
El microrobot rectangular diseñado por el MIT pesa menos de medio gramo y dispone de 4 pares de alas, cada una de las cuales controlada por un actuador. Importante recalcar que se trata de actuadores, no de motores.
Un actuador es todo elemento físico que produce un tipo de efecto deseado al ser suministrado por corriente eléctrica. Un motor genera, mediante carga eléctrica, un movimiento circular. Por lo tanto, un motor entra dentro de la categoría de actuador, pero no todos los actuadores son motores (por ejemplo, pistones hidráulicos)
En el caso del MIT, los actuadores funcionan en base a un concepto diferente al de los motores en los que existe un rotor y un estator. Aquí lo que sucede es que la corriente eléctrica va a producir deformaciones del cuerpo del insecto (un elastómero) y dicha deformación va a resultar en un movimiento de los extremos, donde están situadas las alas. Mediante la geometría de las alas, se consigue que las deformaciones que llegan terminen transformándose en un movimiento circular, permitiendo el vuelo.
Estos actuadores funcionan como si fuesen los “músculos artificiales” del insecto que mencionábamos antes y están formados por varias capas de elastómeros enrolladas en un cilindro entre dos electrodos de un espesor mínimo, formando el propio “cuerpo” del insecto.
Cuando se aplica el voltaje en los extremos del cuerpo, los electrodos se contraen modificando el elastómero y dichas tensiones y esfuerzos mecánicos se transmiten a lo largo del cuerpo haciendo que las alas batan.
Cuánta mayor área tenga el actuador, menor es la carga voltaica necesaria.
Es por ello que uno de los retos principales para continuar estos desarrollos consiste en producir elementos con el mayor área y el menor espesor posible, permitiendo poner el mayor número de capas de elastómero y electrodos.
Por el momento, los investigadores del MIT han sido capaces de crear un actuador de 20 capas con un espesor por capa de 10 micrómetros.
En comparativa, el diámetro de un glóbulo rojo.
Proceso de fabricación
El proceso de fabricación se basa en esparcir el elastómero líquido en un disco plano que gira a altas revoluciones. Debido a la fuerza centrífuga, el material se va estirando y con la velocidad y tiempo adecuado, se consigue el espesor que se desee.
El principal problema presente durante el proceso es la generación de burbujas de aire microscópicas durante la rotación, las cuales impiden el funcionamiento correcto del elastómero cuanto más fino se quiera conseguir.
La solución encontrada fue someter al elastómero a un proceso de vacío inmediatamente después del proceso de rotación y antes de que el elastómero se conforme. Con ello, es posible eliminar la mayor parte de las burbujas de aire. Eliminar estas burbujas es clave, ya que, con ellas, como se ha dicho empeora el rendimiento y se ha calculado que una completa eliminación de las burbujas mejoraría dicho rendimiento en más de un 300%.
Futuras ramas de investigación
Las siguientes investigaciones que el equipo de investigación quiere llevar a cabo consisten en mejorar en este punto durante la fabricación realizando el proceso completo en salas limpias de polvo y aire.
Una segunda rama de mejora de proceso consiste en reducir aún más el espesor de las capas, con intención de llegar a reducirla de 10 a 1 micrómetro.
