Un robot se inspira en el sistema de defensa del armadillo para proteger sus componentes eléctrónicos
El MIPM, inspirado en el armadillo, se activa al detectar tensión y protege la electrónica flexible
Diez escamas segmentadas del dispositivo soportan hasta 10 newtons de fuerza sin dañar su contenido
El armadillo, ese pequeño mamífero acorazado que se enrolla en bola cuando percibe peligro, ha inspirado a investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte para diseñar una estructura robótica capaz de proteger dispositivos electrónicos frágiles ante impactos y roces. El estudio, publicado este martes en la revista de acceso abierto Science Advances, abre una nueva vía para blindar la robótica blanda y la electrónica flexible sin renunciar a su ligereza.
La especie que da nombre al invento —Dasypus novemcinctus en su versión más extendida— lleva millones de años perfeccionando su mecanismo de defensa: una coraza articulada de placas óseas cubiertas por escamas córneas que le permite curvarse hasta formar una esfera casi impenetrable en milésimas de segundo. Ese comportamiento del armadillo, tan sencillo como eficaz en la naturaleza, es exactamente lo que los ingenieros han replicado a escala tecnológica.
Módulo protector morfointerconectado
El dispositivo que replica al armadillo recibe el nombre técnico de módulo protector morfointerconectado (MIPM) y consta de tres capas diferenciadas. La exterior reproduce el exoesqueleto con escamas curvas segmentadas fabricadas mediante impresión 3D en resina. La capa intermedia combina un elastómero de cristal líquido, un sensor de deformación con nanocables de plata, una cinta Kapton y un tejido conductor que actúa como calentador. La capa más interna, el endoesqueleto, usa papel resistente plegado en crestas que sostiene una hilera de escamas de polímero rígido.
Fuente: Jianyy Zhou – Nc State University
Cuando el sensor de deformación detecta tensión —ya sea un roce suave o un golpe— envía una señal a la unidad de control. Esta alimenta el calentador, que provoca la contracción del elastómero de cristal líquido y la expansión simultánea de la cinta Kapton. El resultado es que toda la estructura se curva y se enrolla formando un anillo protector con el exoesqueleto hacia afuera, igual que hace el animal.
Cómo se activa
«En su estado relajado, la estructura es bastante flexible, pero puede activarse para curvarse y convertirse en una estructura externa rígida», explica Jianyu Zhou, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en NC State. La velocidad y el umbral de activación son ajustables, lo que permite calibrar la respuesta desde un toque delicado hasta un impacto significativo.
A medida que las capas se curvan, las escamas del endoesqueleto se entrelazan entre sí generando un esqueleto interno que refuerza la solidez del conjunto. Las pruebas de concepto demostraron que 10 escamas segmentadas soportan alrededor de 10 newtons de fuerza, suficientes para proteger sensores y circuitos de impactos cotidianos. Aumentar el número de escamas mejora la rigidez sin añadir peso significativo gracias al diseño guiado por mecánica estructural.
Escamas y resistencia
«Se ha producido un gran crecimiento en los campos de la robótica blanda y la electrónica flexible, pero estos dispositivos suelen ser frágiles», señala Yong Zhu, profesor distinguido de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en NC State y autor principal del trabajo. «Nuestro objetivo era desarrollar una solución que permitiera el funcionamiento de estas tecnologías, pero que a la vez las protegiera cuando fuera necesario», añade.
El equipo destaca que el MIPM puede adaptarse a básicamente cualquier cosa que pueda curvarse, lo que abre aplicaciones en wearables médicos, drones de inspección, sensores ambientales o cualquier dispositivo que combine flexibilidad con necesidad de protección mecánica ocasional.
Los investigadores buscan colaboradores industriales para explorar usos concretos en los que la inspiración del armadillo pueda convertirse en producto comercial.
Fuente: Jianyy Zhou – Nc State University
Potencial de aplicación
El trabajo, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Defensa de Estados Unidos, contó con la participación de Weixin Zhou, Seol-Yee Lee, Ali Akbari y Shuang Wu, ahora profesor asistente en el Instituto Tecnológico de Florida. La publicación en Science Advances, de acceso abierto, pone los resultados a disposición inmediata de la comunidad investigadora y del sector industrial.
La naturaleza lleva siglos ofreciendo soluciones de ingeniería que la tecnología apenas empieza a descifrar. Su coraza milenaria demuestra que el diseño más eficaz no siempre surge en un laboratorio, sino en millones de años de evolución.
