Pez robot hace chapoteo con avance de movimiento

Jun 15, 2023

Diseño de movimiento INSIDER

Un pez robot equipado con un polímero retorcido y enrollado (TCP) para impulsarlo, un dispositivo liviano y de bajo costo que se basa en el cambio de temperatura para generar movimiento, podría hacer que la exploración submarina sea más accesible.

TCP funciona contrayéndose como un músculo cuando se calienta, convirtiendo la energía en movimiento mecánico. El TCP utilizado en este trabajo se calienta mediante calentamiento Joule, el paso de corriente a través de un conductor eléctrico, que produce energía térmica y calienta el conductor. Al minimizar la distancia entre el TCP en un lado del pez robot y el resorte en el otro, se activa la aleta en la parte trasera, lo que permite que el pez robot alcance nuevas velocidades. El aleteo ondulante de su aleta trasera se midió a una frecuencia de 2 Hz, dos ondas por segundo. La frecuencia de la corriente eléctrica es la misma que la frecuencia de la aleta de cola.

Los hallazgos, publicados en la 6ª Conferencia Internacional IEEE-RAS sobre Robótica Blanda (RoboSoft 2023), proporcionan una nueva ruta para aumentar la frecuencia de actuación de los TCP a través del diseño termomecánico y muestran la posibilidad de utilizar TCP a alta frecuencia en entornos acuosos.

El autor principal, Tsam Lung You, del Departamento de Ingeniería Matemática de Bristol, dijo: "El polímero torcido y enrollado (TCP) es un actuador novedoso prometedor, que exhibe propiedades atractivas de peso ligero, bajo costo, alta densidad de energía y un proceso de fabricación simple.

"Pueden estar hechos de materiales de muy fácil acceso, como una línea de pesca, y se contraen y proporcionan una actuación lineal cuando se calientan. Sin embargo, debido al tiempo necesario para la disipación del calor durante la fase de relajación, esto los hace lentos".

Al optimizar el diseño estructural del par de músculos antagonistas TCP-resorte y acercar sus puntos de anclaje, permitió que la aleta posterior se balanceara en un ángulo mayor para la misma cantidad de activación del TCP. Aunque esto requiere una mayor fuerza, TCP es un actuador fuerte con alta densidad de energía de trabajo, por lo que aún puede impulsar la aleta.

Hasta ahora, los TCP se han utilizado principalmente para aplicaciones como dispositivos portátiles y manos robóticas. Este trabajo abre más áreas de aplicación donde se puede usar TCP, como robots marinos para exploración y monitoreo submarinos.

Tsam Lung You agregó: "Nuestro pez robótico nadó a la frecuencia de actuación más rápida encontrada en una aplicación TCP real y también a la velocidad de locomoción más alta de una aplicación TCP hasta el momento".

El equipo ahora planea expandir la escala y desarrollar un robot de aleta de cinta impulsado por TCP inspirado en el pez cuchillo que puede nadar ágilmente en el agua.

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