Imagínate un iPad o un Kindle para ciegos, con Braille inflable que cambia de forma con el toque de un usuario. Una colaboración liderada por Cornell se ha convertido en un componente crucial para dicha tecnología: una matriz háptica de actuadores densamente empaquetados que hacen que aparezcan “puntos” de membrana de silicona cuando se activan por combustión.
El artículo del equipo, “Combustión de microlitros sin válvulas para matrices densamente empaquetadas de potentes actuadores suaves”, fue publicado el 28 de septiembre en Proceedings of the National Academy of Sciences. El autor principal es el estudiante de doctorado Ronald Heisser.
Uno de los principales obstáculos para diseñar una pantalla Braille dinámica para dispositivos electrónicos es descubrir cómo aplicar la cantidad necesaria de fuerza para cada punto. Los intentos anteriores generalmente han involucrado motores, sistemas hidráulicos o bombas atadas, todos los cuales son engorrosos, complejos y costosos, según Rob Shepherd, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Facultad de Ingeniería y autor principal del artículo.
“Tener algo que pueda cambiar su forma de una manera que se pueda sentir, como objetos reales, no existe en este momento. Existe una compensación entre tener actuadores pequeños, tamaño, peso y costo. Es muy difícil”, dijo Shepherd. “Todo el mundo ha estado probando sistemas electromecánicos. Entonces dijimos, bueno, ¿qué pasa si no hacemos eso en absoluto y usamos la combustión? Pequeños volúmenes de gas pueden crear potentes salidas”.
El equipo de Cornell colaboró con investigadores del Technion-Israel Institute of Technology para diseñar un sistema, compuesto principalmente de silicona moldeada y trazas de metal líquido microfluídico, en el que los electrodos de metal líquido provocan una chispa que enciende un volumen a microescala de metano y oxígeno premezclados. En su diseño de matriz, este combustible fluye a través de una serie de canales independientes, cada uno de los cuales conduce a un actuador de 3 milímetros de ancho. La rápida combustión obliga a una fina membrana de silicona en cada sitio a inflarse varios milímetros. Un sistema de enganche magnético le da a estos puntos su forma persistente, y todo el sistema puede reiniciarse simplemente presionándolos hacia abajo.
Debido a que no hay necesidad de válvulas electromecánicas, los actuadores pueden empaquetarse más densamente, lo que da como resultado un sistema más pequeño y potencialmente portátil que aún logra producir grandes desplazamientos con alta fuerza en menos de 1 milisegundo. Y dado que los actuadores de elastómero fluídico se enfrían rápidamente y se requiere tan poco combustible, una versión comercial podría funcionar de manera segura.
La tecnología también es estirable y adaptable, y los investigadores anticipan que podría incorporarse en una variedad de aplicaciones, como robots blandos y equipos de realidad virtual portátiles que simulan el tacto artificial. Los componentes biocompatibles también podrían usarse para herramientas quirúrgicas que manipulan tejido o abren pasajes bloqueados en pacientes médicos. El sistema actual consta de nueve actuadores de elastómero fluídico, pero los investigadores esperan ampliarlo y, finalmente, crear una pantalla táctil electrónica completa.
“Durante los últimos 30 años o más, la gente ha estado tratando de empaquetar los actuadores en una matriz muy cerca”, dijo Heisser. “El tacto, en cierto modo, es más íntimo para nosotros que la vista. La tecnología tiene un potencial real. Creo que nuestro trabajo muestra que hay más formas de pensar sobre esto. La actuación química en realidad no es algo que deba ignorarse”.
Los coautores incluyen a Elizabeth Fisher, profesora asociada de ingeniería mecánica y aeroespacial; Perrine Pepiot, profesora asociada de ingeniería mecánica y aeroespacial; Sadaf Sobhani, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial; los estudiantes de doctorado Cameron Aubin y Nicholas Kincaid; el investigador postdoctoral Hyeon Seok An, e investigadores del Technion-Israel Institute of Technology.
Fuente: Tech Xplore.
