Contacte
Investigadors de l’Escola Politècnica Federal (ETH) de Zuric, en col·laboració amb l’Institut Tecnològic de Califòrnia (Caltech), han desenvolupat un nou concepte de propulsió per a robots aquàtics. El robot aprofita les fluctuacions de temperatura de l’aigua per propulsar-se sense necessitat d’un motor, propulsor o cap altra font d’alimentació. En la prova de concepte, els investigadors van desenvolupar un minisubmarí de 7,5 centímetres equipat amb rems, que van fabricar íntegrament amb una impressora 3D multimaterial.
Mini-U-Boot, minisubmarí simple amb dos rems / Tim Chen de l’ETH de Zuric
Els rems s’activen mitjançant un element de propulsió biestable impulsat per dues tires de polímers amb memòria de forma. Dissenyat per expandir-se en aigua calenta, el polímer actua en el robot com si fos un múscul. Si s’escalfa l’aigua on es troba el flotador del minisubmarí, l’expansió d’aquests «músculs» fa que l’element biestable reaccioni ràpidament, i el rem es mogui. El moviment direccional, la força i la sincronització dels traços del rem estan definits amb precisió per la geometria i el material del robot.
Actualment, cada element d’accionament pot executar una sola batuda del rem i ha de ser reprogramat manualment. Tanmateix, com assenyalen els científics, és possible fabricar robots aquàtics complexos amb múltiples actuadors. Els científics ja han creat un minisubmarí que pot remar cap endavant amb un cop, alliberar la seva càrrega (una moneda) i després navegar cap al punt inicial amb una segona batuda de rem en sentit contrari si detecta canvis de temperatura de l’aigua.
La variació de la geometria dels músculs fets per polímers va permetre als científics definir la seqüència en què es desencadena la batuda del rem: els polímers prims s’escalfen més de pressa en aigua calenta i, per tant, responen més ràpidament que els més gruixuts.
Un altre desenvolupament potencial seria utilitzar polímers que no reaccionin a la temperatura de l’aigua, sinó a altres factors ambientals, com ara l’acidesa o la salinitat de l’aigua per crear un vaixell de baixa potència per explorar les profunditats de l’oceà.
T. Chen et al., Harnessing bistability for directional propulsion of soft, untethered robots,
PNAS, 115 (22), 5698-5702 (2018). DOI: 10.1073/pnas.1800386115.
T. Chen et al., An Autonomous Programmable Actuator and Shape Reconfigurable Structures Using Bistability and Shape Memory Polymers,
3D Printing and Additive Manufacturing, 5 (2). (2018). DOI: 10.1089/3dp.2017.0118.