Actuadores "explosivos" permiten que un pequeño robot transporte una carga 22 veces su peso corporal

Pequeños microactuadores impulsados por combustión propulsaron un microbot del tamaño de un insecto capaz de gatear y saltar, según un nuevo estudio. "Las altas frecuencias, velocidades y fuerzas permiten a los actuadores proporcionar a los microrobots capacidades de locomoción que anteriormente solo estaban disponibles para robots mucho más grandes", escribe Ryan Truby en un artículo de Perspective relacionado. Los robots pequeños a escala de insectos tienen el potencial de satisfacer una variedad de necesidades, desde la exploración en entornos de alto riesgo hasta la atención médica. Sin embargo, los sistemas microrrobóticos están limitados por las tecnologías de microactuadores existentes, que son impulsadas por fuentes de energía de baja densidad, como las baterías, y solo pueden producir pequeñas fuerzas mecánicas. Estos desafíos se ven agravados por las pérdidas de rendimiento debido a la miniaturización de componentes, la fabricación y la manufactura. En general, a medida que las fuentes de alimentación y los actuadores robóticos se hacen más pequeños, la potencia y la capacidad de llevar carga de los robots disminuyen. Estos desafíos han llevado a los investigadores a buscar estrategias alternativas para alimentar robots pequeños. La combustión de combustibles químicos, que puede tener densidades de energía mucho mayores que las de las baterías de iones de litio, podría proporcionar una solución, pero desarrollar actuadores que puedan convertir la energía química en trabajo mecánico ha resultado difícil. Aquí, Cameron Aubin y sus colegas presentan un microactuador suave y ligero impulsado por la combustión de combustibles hidrocarburos. El diseño de Aubin et al., que pesa solo 325 miligramos, presenta una cámara de combustión impresa en tres dimensiones, una membrana elastomérica inflable, un par de electrodos y tuberías para la inyección de combustible. El metano en la cámara de combustión se enciende mediante una chispa de los electrodos, lo que impulsa la expansión de la membrana elastomérica del actuador. A medida que se liberan los gases de combustión, la membrana accionada se desinfla, invirtiendo el ciclo. El actuador resultante logró desplazamientos del 140 %, operó a frecuencias superiores a 100 hertzios y generó fuerzas superiores a 9,5 newtons. Para demostrar las capacidades del actuador, Aubin et al. las incorporaron en un robot cuadrúpedo a escala de insecto, que era capaz de una locomoción ágil en una variedad de superficies y obstáculos, así como de transportar una carga útil 22 veces su peso corporal.