El origami cobra vida con nuevos materiales que cambian de forma


Una mariposa Electriflow agita sus alas. Crédito: Purnendu

Imagínese abrir un libro de fotos de la naturaleza sólo para ver un caleidoscopio de mariposas elegantes revolotear fuera de la página.


Estos libros de cuentos fantasiosos pronto podrían ser posibles gracias al trabajo de un equipo de diseñadores e ingenieros en el Instituto ATLAS de CU Boulder. El grupo está aprovechando los nuevos avances en el campo de la robótica blanda para desarrollar objetos que cambian de forma que son delgados en papel, de movimiento rápido y casi completamente silenciosos.

Las primeras creaciones de los investigadores, a las que han denominado "Electriflow", incluyen grullas de origami que pueden doblar sus cuellos, pétalos de flores que se ingredan con el toque de un botón y, sí, insectos revoloteando.

"Por lo general, los libros sobre mariposas son estáticos", dijo Purnendu, un estudiante graduado en CU Boulder que lidera el proyecto y que tiene un nombre singular. "¿Pero podrías tener una mariposa aletando sus alas dentro de un libro? Hemos demostrado que es posible".

Él y sus colegas presentaron sus resultados recientemente en la conferencia 2021 Designing Interactive Systems (DIS) de la Association for Computing Machinery.


Músculos artificiales

Purnendu explicó que los diseños Electriflow del equipo no requieren motores u otras piezas tradicionales de la máquina para que entren en vida, lo que los hace suaves al tacto, al igual que las mariposas reales. Están inspirados en una clase de "músculos artificiales" que fueron desarrollados inicialmente por ingenieros dirigidos por Chrisoph Keplinger en CU Boulder y ahora están disponibles comercialmente a través de una compañía llamada Artimus Robotics.

Artimus aprovecha una tecnología llamada actuadores electrostáticos de autocuración amplificados hidráulicamente (HASEL). A diferencia de las piezas robóticas tradicionales, que a menudo están hechas de metal rígido, los actuadores HASEL obtienen su potencia de los fluidos. Los actuadores dependen de las fuerzas electrostáticas para empujar el aceite en bolsas de plástico selladas, dijo Eric Acome, un ex estudiante graduado de CU Boulder que ayudó a ser pionero en la tecnología de actuadores. Imagínese cómo cambiará la forma de un paquete de ketchup cuando aprieta un lado.
Electriflow mariposa y flor se mueven dentro de las páginas de un libro. Crédito: Purnendu

"Uno de los principales beneficios de estos actuadores es que son versátiles", dijo Acome, coautor del nuevo estudio y director de tecnología de Artimus Robotics. "Son solo bolsas, pero dependiendo de la forma de esa bolsa, puedes generar diferentes tipos de movimiento".

También emulan el mundo natural en el que organismos de todo tipo (como el pez globo o las trampas para moscas de Venus) cambian sus formas para ahuyentar a los depredadores y atrapar a sus presas.

"El cambio de forma es una gran parte de la comunicación y la supervivencia de ciertos animales", dijo Purnendu. "Los ingenieros han estado en una búsqueda para desarrollar tipos similares de funciones para interfaces de computadora".

Aletas del ala

Purnendu se preguntó si podría usar el mismo concepto que Artimus Robotics, o aceites que se deslizan dentro de las bolsas, no solo para construir nuevos robots, sino para diseñar obras de arte suaves y móviles.
Electriflow también puede crear dibujos animados en movimiento. Crédito: Purnendu

Electriflow aprovecha varias formas de bolsa diferentes para crear pliegues similares al origami en láminas de plástico planas. Y es rápido: los insectos de Purnendu pueden batir sus alas a una velocidad máxima de unos 25 latidos por segundo, más rápido que la mayoría de las mariposas reales y a la par con algunas polillas más rápidas.

"Este sistema está muy cerca de lo que vemos en la naturaleza", dijo. "Estamos empujando los límites de cómo los humanos y las máquinas pueden interactuar".

El investigador dijo que espera que más artistas y diseñadores utilicen las herramientas que él y su equipo desarrollaron para llevar esos límites aún más lejos. Se imagina que un día, podrías ver animales de origami que pueden plegarse en varias formas a partir de una hoja plana de plástico o personajes de dibujos animados que corren y saltan en las páginas de los libros.

"Hay muchas geometrías diferentes con las que podemos jugar", dijo Purnendu.

Por ahora, está feliz de ver volar a sus mariposas.

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