Un prototipo para un robot tejido que se asemeja a un perro puede soportar 25 veces su peso mientras mantiene flexibilidad para mover las piernas. Después de retirarse una sobrecarga, se vuelve a rebotar a su forma original, capaz de sostener la carga normal nuevamente. Crédito: Investigación de revisión física (2025). Doi: 10.1103/9SRL-9GSC
Capaz de someterse a compresiones repetidas sin perder su forma, los materiales tejidos podrían formar robots, exoesqueletos, piezas de automóviles, componentes arquitectónicos y más.
Basándose en el arte prehistórico de Basketweving, los ingenieros de la Universidad de Michigan descubrieron que los materiales tejidos volvían a su forma original después de repetidos ciclos de compresión fuerte, mientras que las hojas continuas del mismo material se deforman permanentemente.
La plataforma modular para ensamblar esquinas tejidas, presentada en Investigación de revisión físicapodría usarse en cualquier aplicación donde tanto la resiliencia como la rigidez sean esenciales, incluida la robótica blanda, las piezas del automóvil y los componentes arquitectónicos.
Crédito: Tu y Filipov, 2025.
Después de que el autor principal Guowei Wayne Tu, un estudiante de doctorado de ingeniería civil y ambiental en UM, se encontró con un Artículo que dató de cestas tejidas a alrededor de 7500 a. C.Los investigadores se preguntaron si el antiguo oficio persiste hoy por razones más allá de la geometría y la estética.
“Sabíamos que el tejido es una forma efectiva de crear formas 3D a partir de cintas como Reed y Bark, pero sospechamos que también debe ser ventajas mecánicas subyacentes”, dijo Evgueni Filipov, profesor asociado de ingeniería civil y ambiental e ingeniería mecánica en UM y autor correspondiente del estudio.
El estudio descubrió esas ventajas mecánicas: alta rigidez para la carga de carga y la resiliencia para el uso a largo plazo.
“Estoy muy entusiasmado con aprovechar los beneficios del tejido de cestas antiguas para aplicaciones modernas de ingeniería del siglo XXI”, agregó Filipov. “Por ejemplo, los materiales tejidos livianos para robótica también ayudarían a los humanos a mantenerse más seguros en el caso de las colisiones humanas-robot”.
Para probar propiedades mecánicas, el equipo de investigación reunió estructuras al tejer cintas de poliéster mylar, aproximadamente el ancho de un dedo rosado y el grosor de dos láminas de papel de copia, dispuestos perpendicularmente entre sí. Formaron este tejido 2D en un metamaterial 3D, lo que significa un material compuesto sintético con una estructura que crea propiedades físicas que no se encuentran en materiales naturales.
“Si bien los metamateriales modernos a menudo están diseñados para propiedades electromagnéticas, ópticas o acústicas, las personas han estado haciendo metamateriales mecánicos a través del tejido y otros enfoques estructurales para la milenia”, dijo TU.
Las estructuras utilizaron cuatro arreglos de esquina diferentes que reunieron tres, cuatro, cinco y seis aviones. A modo de comparación, el equipo reunió las mismas estructuras con Mylar continuo y no ocurrido. Luego probaron ambos tipos aplastándolos progresivamente.
Izquierda, antes: dos cajas rectangulares de plástico de 25 gramos, una tejida y una una hoja continua, cada una tiene un peso de 500 gramos. Centro, pandeo axial: las manos aplastan cada caja, comprimiéndola hacia adentro. Centro, pandeo de torsión: las manos torcer cada caja. Correcto, después: la caja tejida tiene la misma forma que antes, manteniendo un peso de 500 gramos. La caja continua está deformada, incapaz de sostener el peso. Crédito: Investigación de revisión física (2025). Doi: 10.1103/9SRL-9GSC Una canasta tejida con una esquina que reúne tres planos. El equipo de investigación probó diferencias en la resiliencia y la rigidez entre los diferentes tipos de esquina en comparación con un material continuo y no acudido. Crédito: Investigación de revisión física (2025). Doi: 10.1103/9SRL-9GSC
Un par de cajas rectangulares de 17 cm de alto, volvió a su forma original después de ser comprimido por un centímetro. Cuando se comprimió más, la estructura continua se dañó permanentemente, mientras que la estructura tejida no cambió incluso después de ser comprimida en 14 cm, a menos del 20% de su altura original.
Los escaneos 3D de alta resolución identificaron puntos en la estructura continua donde el estrés concentrado hizo que el material se doblara y se deformara. La estructura tejida redistribuye el estrés en un área más amplia, evitando el daño permanente.
A continuación, el equipo de investigación investigó la rigidez, medida por la cantidad de fuerza que se necesita para comprimir las estructuras desde la parte superior o doblarlas con un empuje al costado.
Probaron las cuatro estructuras de esquina contra estructuras continuas del mismo poliéster mylar. En todos los experimentos, los materiales tejidos fueron 70% tan rígidos que sus contrapartes continuas, lo que provocó la idea errónea de que los sistemas tejidos son inherentemente flexibles.
Al probar configuraciones más complejas, una estructura en forma de L tenía la intención de parecerse a un brazo robot soportado 80 veces su peso verticalmente, como sostener una bolsa pesada a nivel de cintura, y fácilmente flexionada hacia arriba, como lo haría un brazo humano.
Un prototipo de robot tejido con cuatro patas a las que los investigadores se refieren como un perro tenían 25 veces su peso y aún podía mover las piernas para caminar. Cuando se sobrecargó, el robot de perro tejido volvió a su forma original, capaz de retener el mismo peso nuevamente.
“Con estos pocos módulos fundamentales en forma de esquina, podemos diseñar y fabricar fácilmente superficies tejidas y sistemas estructurales que tengan geometrías espaciales complejas y que sean rígidas y resistentes. Hay mucho más potencial para cómo podríamos usar estas estructuras tejidas basadas en la esquina para un diseño de ingeniería futuro”, dijo TU.
Como una de esas aplicaciones, los investigadores diseñaron un concepto para un exoesqueleto tejido que adapta la rigidez para diferentes partes del cuerpo humano, manteniendo el movimiento al tiempo que proporciona una absorción de choque reutilizable.
“En el futuro, queremos integrar materiales electrónicos activos en estas estructuras tejidas para que puedan ser sistemas ‘inteligentes’ que puedan sentir el entorno externo y transformar sus formas en respuesta a diferentes escenarios de aplicación”, dijo Filipov.
Más información: Guowei Wayne Tu et al, topología de esquina convierte las canastas tejidas en metamateriales rígidos pero resistentes, investigación de revisión física (2025). Dos: 10.1103/9SRL-9GSC
Proporcionado por la Universidad de Michigan
Cita: el revestimiento prehistórico de la cestería inspira nuevos materiales para robots rígidos y resilientes (2025, 28 de agosto) Recuperado el 28 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-prehistoric-basketweveging-materials-stiff-resilient.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
