6 formas en que los siglos

Oct 27, 2023

El origami puede parecer una fuente poco probable de inspiración para científicos e ingenieros, pero el centenario arte japonés de doblar papel está detrás de todo tipo de nuevas innovaciones. Esto se debe a que la sutil belleza del origami surge de poderosos principios matemáticos que funcionan tan bien en el mundo del metal y el plástico como en el del papel.

"Podemos aprovechar ideas, estructuras y mecanismos que ya existen en el mundo del origami", dice Robert Lang, ex físico de la NASA y consultor con experiencia en origami. "Pero también podemos utilizar herramientas matemáticas que describen el plegado y nos permiten diseñar origami artístico para crear nuevas estructuras plegables que resuelvan específicamente problemas tecnológicos".

Con el origami, es posible crear grandes estructuras que se pliegan para transportarlas o para caber en espacios pequeños. Y los intrincados patrones de plegado se pueden utilizar para crear sistemas mecánicos complejos con movimientos que pueden controlarse mediante un solo motor.

Aquí hay seis nuevos dispositivos inspirados en el origami:

El robotista de la Universidad de Harvard, Robert Wood, utilizó recientemente el origami para diseñar un dispositivo para capturar delicadas criaturas de las profundidades marinas. Los cinco brazos del dispositivo cuentan con pentágonos y triángulos interconectados que se pliegan para formar un contenedor de 12 lados que se utiliza para atrapar animales marinos de cuerpo blando como medusas y pulpos sin dañarlos.

El capturador, que puede acoplarse a un submarino robótico, dobla sus brazos con la ayuda de un único motor. Esto es importante porque menos componentes significa que hay menos cosas que puedan fallar en el entorno del océano profundo. "La simplicidad es la clave", dice Wood. "No conviene ningún mecanismo demasiado complicado cuando se trata de un entorno tan duro".

Los escudos antibalas convencionales utilizados por la policía pueden pesar 90 libras o más y brindar protección a una sola persona. Pero un equipo de ingenieros de la Universidad Brigham Young utilizó origami para diseñar un escudo de 55 libras que es lo suficientemente ancho como para proteger a varias personas y, sin embargo, se puede plegar para darle una forma que quepa fácilmente en el maletero de un automóvil.

El patrón de plegado específico que inspiró el diseño se remonta a casi 100 años, dice Larry Howell, profesor de ingeniería mecánica en la universidad y líder del equipo. Pero fueron necesarios algunos ajustes para que la gruesa tela a prueba de balas se doblara como papel. Los ingenieros cosieron paneles rígidos en la tela y las áreas blandas entre las placas actúan como bisagras.

El espacio es un bien escaso en las naves espaciales. Así que Jaakko Karras, ingeniero del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, construyó un sencillo vehículo planetario con ruedas a partir de placas de circuitos plegadas, que proporcionan tanto la estructura del robot como su sistema de control.

Las ruedas del rover están diseñadas para plegarse firmemente durante los vuelos espaciales y luego volver a su lugar cuando la nave espacial llega a su destino. Si el robot encuentra un espacio reducido mientras viaja en algún planeta distante, puede plegar sus ruedas nuevamente para pasar.

Karras cree que varios de los rovers pequeños y altamente maniobrables podrían reemplazar o usarse junto con los rovers más grandes y caros en los que la NASA ha confiado en los últimos años. "Podemos buscar un nuevo paradigma de un enjambre de pequeños vehículos exploradores en lugar de uno único y grande de alto valor", afirma.

Karras ahora está desarrollando software para controlar esos enjambres con la esperanza de que vuelen en futuras misiones de la NASA.

¿Qué pasaría si pudieras tragarte un robot que pudiera moverse dentro de tu cuerpo para realizar procedimientos quirúrgicos simples? Un escenario así podría estar más cerca de la realidad de lo que imagina, ahora que investigadores del MIT han creado un robot inspirado en el origami que se pliega lo suficientemente pequeño como para caber en una pastilla; Una vez dentro del cuerpo, está diseñado para desplegarse y abrirse camino a través del intestino con la ayuda de imanes externos.

Los investigadores probaron con éxito la capacidad del robot para extraer una batería de una maqueta realista de un estómago. Pero Daniela Rus, líder del grupo que creó el pequeño robot, dijo a Forbes el año pasado que podrían llevar seis años realizar las pruebas en animales y humanos necesarias para perfeccionar el dispositivo.

Es notoriamente difícil observar exoplanetas porque las estrellas que orbitan emiten mucha luz; es un poco como tratar de ver una mota de polvo flotando cerca de una bombilla. Por eso, los ingenieros del Jet Propulsion Lab están desarrollando una pantalla gigante con forma de flor diseñada para usar con telescopios espaciales. La pantalla se plegaría durante el lanzamiento y luego se desplegaría en el espacio antes de colocarse frente a un telescopio espacial en órbita para bloquear la luz de las estrellas y permitir observaciones detalladas de los exoplanetas.

"Es una forma esculpida con increíble precisión", dice Lang sobre la pantalla. "Y todo el conjunto, cuando se abre, debe alcanzar una precisión increíblemente alta en su posicionamiento".

Los ingenieros tomaron sus ideas de diseño de un patrón de origami llamado "intermitente" que permite que una hoja grande colapse en un cilindro apretado. Investigadores asociados con la NASA en el proyecto están probando prototipos de esta sombra en la Universidad de Princeton.

Los robots convencionales tienen cuerpos rígidos y se mueven a sacudidas o de otras maneras que pueden causar lesiones a los humanos cercanos, por lo que los investigadores han estado trabajando para desarrollar robots "blandos". El equipo de Woods en Harvard ha utilizado origami para crear músculos artificiales blandos que podrían impulsar a estos robots.

Los músculos están formados por “esqueletos” plegados encerrados en sacos llenos de líquido. Cuando se aplica vacío a los sacos, los esqueletos colapsan de una manera predecible, lo que permite que el músculo se contraiga de forma muy parecida a un músculo real.

Los músculos artificiales aún se encuentran en una etapa temprana de desarrollo, pero las pruebas han demostrado que pueden levantar hasta 1.000 veces su propio peso.

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