es.wedoany.com Noticia: Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, inspirados en los armadillos, han desarrollado una estructura de protección robótica denominada "módulo de protección morfo-interbloqueo" (morpho-interlocking protective module, MIPM), que puede enrollarse automáticamente formando una esfera protectora al detectar deformaciones, con el fin de proteger dispositivos electrónicos internos u otras cargas.
Los robots blandos y los dispositivos electrónicos flexibles suelen ser frágiles durante su uso. Este estudio tiene como objetivo proporcionar una protección mecánica eficaz para estas tecnologías cuando sea necesario, sin interferir en su funcionamiento normal. Yong Zhu, autor correspondiente del artículo y profesor distinguido Andrew A. Adams del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (North Carolina State University), afirmó que el objetivo de la investigación es precisamente desarrollar una solución que permita que las tecnologías frágiles funcionen correctamente y, al mismo tiempo, estén protegidas cuando sea necesario.
Jianyu Zhou, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, señaló que, en estado relajado, la estructura es bastante flexible, pero puede activarse para curvarse formando una estructura externa rígida. Esta tecnología puede utilizarse para proteger diversos objetos, básicamente cualquier objeto que pueda enrollar.
El MIPM consta de tres capas básicas. La capa exterior (exoesqueleto) está compuesta por una serie de escamas curvas segmentadas fabricadas con resina impresa en 3D. La capa intermedia, denominada "capa de detección y actuación", contiene cuatro partes: un elastómero de cristal líquido (LCE) que se contrae con el calor; un sensor de deformación de polímero elástico con nanohilos de plata incrustados; una capa de cinta de poliimida que se expande con el calor; y una capa delgada de tela conductora que actúa como "calentador". La capa del endoesqueleto está formada por papel resistente doblado en una serie de crestas, que mantienen en su lugar una fila de "escamas segmentadas" de polímero rígido.
Cuando el sensor de deformación detecta un toque o un impacto, envía una señal a la unidad de control, que a su vez suministra energía a la capa calentadora. Al calentarse, la capa de LCE se contrae y la capa de cinta de poliimida se expande, lo que provoca que toda la estructura se curve. Finalmente, el MIPM se enrolla formando un anillo protector, con el exoesqueleto hacia afuera.
"Cuando las capas se enrollan formando un círculo, las escamas segmentadas del endoesqueleto del MIPM se bloquean entre sí, creando un 'esqueleto' interno robusto que mejora la estabilidad de la estructura", explicó Zhou Jianyu.
En las pruebas de concepto, el MIPM funcionó según lo previsto: la capa sensora detectó con éxito el aumento de deformación y desencadenó la transformación en una carcasa protectora. El estudio también encontró que aumentar el número de escamas segmentadas en el endoesqueleto mejora significativamente la rigidez y resistencia internas de la estructura. Yong Zhu indicó que, mediante un diseño guiado por la mecánica, se logró un equilibrio entre la segmentación del endoesqueleto y la ligereza de la estructura. Por ejemplo, 10 escamas segmentadas pueden soportar una fuerza de aproximadamente 10 newtons.
El artículo, titulado "Armadillo-Inspired Active Morphing Skeletons for Soft Machines" (Esqueletos de morfología activa inspirados en armadillos para máquinas blandas), se publicó el 27 de mayo en la revista de acceso abierto Science Advances (Avances Científicos). Los coautores del artículo incluyen al investigador postdoctoral de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Weixin Zhou; a los estudiantes de doctorado Seol‐Yee (Jennifer) Lee y Ali Akbari; y a Shuang Wu, ex estudiante de doctorado de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y actual profesor asistente de ingeniería mecánica en el Instituto de Tecnología de Florida (Florida Institute of Technology).
Este trabajo de investigación recibió el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (National Science Foundation, subvención n.º 2134664) y del Departamento de Defensa de Estados Unidos (Department of Defense, subvención n.º W81XWH-21-1-0185).
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