Robots flexibles, elásticos y biocompatibles

La mayoría de los robots también suelen construidos con algún tipo de metal, polímeros rígidos o partes muy pequeñas que asemejan flexibilidad, pero los nuevos materiales y métodos de fabricación que se están utilizando desde hace un tiempo en el desarrollo de otro tipo de robots en los que el uso del metal es mínimo e incluso inexistente, dando paso a una generación nueva en la robótica creando máquinas flexibles y biocompatibles, abriendo mayores fronteras en sus aplicaciones.

Aplicaciones en tecnología y misiones espaciales

Un equipo de investigación de la NASA trabaja en «robots flexibles» que podrían usarse para explorar el espacio exterior. Esto incluye a la Luna y Marte, los destinos más importantes en la próxima década. Estos prototipos son capaces de adaptarse a nuevos entornos. Se mueven de manera similar a los organismos vivos, lo que expande su rango de movimiento para hurgar en lugares estrechos.

Los robots construidos con elastómeros, con materiales flexibles y elásticos, son capaces de reptar, ondular y deslizarse entre distintos entornos en algunos casos prescindiendo por completo de partes rígidas. Su diseño está inspirado en muchos casos en la estructura y motricidad de animales como los pulpos, los calamares o los gusanos, por ejemplo. Pueden incluso imitar el vuelo de un murciélago empleando como alas membranas artificiales flexibles.

James Neilan, ingeniero informático (autor principal), Matt Mahlin, ingeniero aeroespacial, y los internos Chuck Sullivan y Jack Fitzpatrick están trabajando en el Centro de Investigación Langley de la NASA para crear actuadores de robots flexibles. “los actuadores son componentes de la máquina que controlan las partes móviles” Cuando el robot se activa, cambia la forma en que se usan las propiedades del material. Una pieza de goma va de una superficie plana a la forma de un dedo, cambia el material de una forma a otra. El diseño está en una etapa temprana, aún no listo para el espacio. El objetivo ahora será cómo usar el robot en una misión espacial real.

Los investigadores imprimen los actuadores en un molde 3D y luego vertiéndolos en silicona u otro tipo de sustancia flexible. El actuador tiene cámaras de aire que se expanden y comprimen en función de la cantidad de aire que contienen. El diseño se opera a través de una serie de tubos en las cámaras de aire, lo que permite controlar el movimiento del robot. Al ajustar la cantidad de aire en la cámara del actuador, el robot puede flexionar, relajarse como un músculo humano.


Desarrollo y aplicaciones médicas

Recientemente, investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale, en Suiza, han dado a conocer su trabajo en el desarrollo de robots muy simples, de reducidas dimensiones (entre 3 y 5 cm de longitud) fabricados con gelatina y que se puede ingerir. Estos robots están pensados para su aplicación médica, principalmente, para realizar exploraciones intestinales, pequeñas intervenciones, llevar alimentos o liberar medicamentos en zonas muy concretas del tracto intestinal. Sin embargo su potencial abarca muchas más posibilidades.


A pesar de que se consideran robots o mecanismos artificiales, los robots de gelatina no tienen articulaciones sólidas ni depende de la electrónica para desplazarse. En cambio están rellenos de aire o de líquido y emplean reacciones químicas (internas o externas, con fluidos del cuerpo humano) para moverse individualmente o unirse una vez ingeridos para formar mecanismos más complejos, como unas pinzas.

Para hacer funcionar robots en el interior del cuerpo humano existen baterías y electrónica que se puede ingerir y desechar sin riesgo. También se puede producir electricidad a partir de la temperatura natural del cuerpo humano y de los ácidos del estómago, usando los jugos gástricos como electrolito. Este tipo de robots ingeribles están todavía en sus primeras fases de desarrollo, pero en el futuro llevarán a cabo tareas médicas más complejas y pequeñas operaciones directamente desde el interior del cuerpo humano.


Aplicaciones para exploración, búsqueda y rescate

El hidrogel es un polímero de aspecto gomoso que está formado casi en su totalidad por agua, de modo que es casi transparente y muy flexible. Y además sirve para fabricar robots articulados, tal y como han demostrado investigadores del MIT inspirados por animales marinos como los octópodos y las medusas.

A pesar de que el robot está formado con agua en buena parte los robots construidos con hidrogel tienen partes móviles y pueden ejercer cierta fuerza con gran velocidad y agilidad. Por ejemplo, el prototipo del MIT es capaz capturar un pez en el agua sin causarle daños gracias a la textura suave y blanda de las articulaciones artificiales. Para construir el robot con hidrogel se emplea el método de impresión 3D que permite construir estructuras complejas con canalizaciones huecas en su interior. Por esos canales se inyecta después agua a presión, proporcionando a la estructura de hidrogel movimientos que son controlados por un ordenador.

Más allá de servir para coger peces el hidrogel es un material biocompatible, por lo que este tipo de robots tendrán aplicaciones médicas, sirviendo como “manos artificiales, suaves y húmedas, aptas para manipular tejidos y masajear órganos humanos durante intervenciones quirúrgicas”, explican los investigadores.

De forma parecida, los aeroMorph son mecanismos muy simples fabricados con fibra, papel o plástico que se mueven y cambian de forma cuando se llenan de aire. Igual que con el robot de hidrogel durante el proceso de fabricación de los aeroMorph se determinan mediante una serie de canalizaciones internas cuáles serán sus articulaciones dependiendo de la forma y función que se desea lograr. La aplicación de líquido o de aire a presión ejerce la fuerza necesaria para forzar que la estructura se mueva y cambie de forma. Los aeroMorph pueden realizar y automatizar tareas por sí mismos, como dar forma a un embalaje y empaquetar objetos u órganos.

Las combinación de globos de helio y de articulaciones neumáticas hacen funcionar un brazo artificial de 20 metros de largo desarrollado por el laboratorio Suzumori Endo Lab, en Tokio. El robot pesa 1,2 kg, por lo cual es bastante “inofensivo” a pesar de su tamaño. Puede montar pequeños accesorios en el extremo, como sensores o cámaras de vídeo que pueden emplearse en la inspección de estructuras, conductos e instalaciones y también tareas de búsqueda y de rescate.


Lino Cisterna

CEO&Founder RevistaProware.com Aficionado a las Ciencias, Física Teórica, (G)Astronomía, Sociología, Psicología, Teorías de la Tecnología (AAT).

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