Avances en robótica blanda inspirada en organismos marinos

En los últimos años se ha abierto paso un nuevo campo de la robótica que está cambiando la idea de lo que pueden hacer las máquinas. Se trata de la robótica blanda, que utiliza materiales flexibles y deformables en vez de estructuras rígidas, y ha encontrado parte de su inspiración en los organismos marinos.

Los ingenieros están trasladando las soluciones evolutivas de las criaturas marinas al campo de las innovaciones tecnológicas. Sus aplicaciones abarcan desde la medicina hasta la exploración espacial. Veamos cómo lo hacen.

Robótica y biomímesis

La biomímesis es el arte de imitar a la naturaleza para resolver problemas humanos. Este campo ha encontrado en el medio marino un laboratorio perfecto. Los organismos acuáticos han desarrollado soluciones ingeniosas para moverse, manipular objetos y adaptarse, a lo largo de millones de años de evolución.

La especie más estudiada probablemente es la de los pulpos. Son un modelo de funcionalidad y flexibilidad, con sus ocho tentáculos dotados de cientos de ventosas. Cada ventosa puede activarse o desactivarse de manera independiente. Por eso, este animal puede agarrar objetos de diferentes formas, tamaños y texturas con una precisión asombrosa.

Un grupo de ingenieros del Instituto Wyss de Harvard lograron replicar este mecanismo. Para ello, crearon una pinza robótica blanda capaz de manipular desde un huevo crudo hasta una piedra áspera sin causarles daños.

De otra parte, se observó que las medusas son un verdadero modelo de propulsión eficiente. Tienen un movimiento pulsante que les permite desplazarse consumiendo mínima energía. Esto ha inspirado la creación de robots submarinos autónomos como el desarrollado por la Universidad de Florida Atlantic, el cual es capaz de operar durante semanas con una sola carga.

Limitaciones

La robótica blanda inspirada en organismos marinos tiene un enorme potencial, pero también presenta limitaciones. Uno de los problemas más difíciles de resolver es la durabilidad de los materiales flexibles. Estos robots utilizan elastómeros que se degradan con el tiempo cuando se someten a ciclos repetidos de deformación.

Un equipo de investigadores del Carnegie Mellon University está trabajando sobre este problema. Tienen grandes avances en el desarrollo de materiales autorreparables que pueden sellar pequeños cortes por sí mismos.

La integración de sensores es otra de las dificultades. Los robots tradicionales pueden alojar fácilmente sensores electrónicos en sus estructuras rígidas. En cambio, incorporar estos componentes en cuerpos blandos sin comprometer su flexibilidad requiere adaptaciones innovadoras. Algunas soluciones pueden ser los sensores líquidos iónicos o las fibras ópticas flexibles.

Por otro lado, el suministro de energía también representa una limitación. Los sistemas neumáticos e hidráulicos exigen el uso de bombas externas voluminosas. Entre tanto, los “actuadores electroactivos” necesitan altos voltajes. Los científicos esperan superar estas limitaciones con baterías flexibles y recolección de energía ambiental.

Perspectivas

La próxima generación de robots blandos probablemente va a incorporar inteligencia artificial para mejorar su autonomía. Un grupo de investigadores de la Universidad de Cornell está trabajando en el desarrollo de sistemas de control inspirados en los cerebros de los pulpos. Estos son “descentralizados”: cada tentáculo tiene cierta capacidad para tomar decisiones de forma independiente.

También se espera que haya avances significativos al combinar la robótica blanda con otras tecnologías emergentes. La integración con redes 5G haría posible el control remoto de los robots blandos quirúrgicos. Así mismo, el aprendizaje automático podría optimizar sus patrones de movimiento basándose en los datos de los sensores en tiempo real.

También se están realizando avances en el campo de los materiales. Los hidrogeles autorreparables y los compuestos biodegradables podrían hacer que estos robots sean más sostenibles y adecuados para aplicaciones como los implantes médicos. Un equipo de la Universidad de Tokyo ya ha desarrollado un robot blando completamente biodegradable hecho de gelatina y azúcar.

La robótica blanda inspirada en organismos marinos es un cambio de paradigma. Estas tecnologías podrían transformar industrias enteras, hacer procedimientos médicos menos invasivos y ayudarnos a explorar los confines del planeta y del sistema solar.

Aplicaciones futuras

Los avances en robótica blanda inspirada en organismos marinos tienen un amplio rango de aplicaciones potenciales. Desde la exploración submarina y la búsqueda de recursos hasta la rehabilitación médica y la asistencia en cirugías, las oportunidades son vastas. Además, el uso de estos robots en tareas de rescate o en la monitoreo de ecosistemas marinos podría ser crucial para la conservación del medio ambiente.

A medida que la tecnología avanza, es probable que veamos un aumento en la colaboración entre biólogos, ingenieros y diseñadores, lo que llevará a la creación de robots que no solo imitan la naturaleza, sino que también trabajan en sinergia con ella.

Conclusión

A medida que continuamos explorando las maravillas del océano y aprendiendo de sus habitantes, el potencial de estas tecnologías seguirá expandiéndose, prometiendo un futuro en el que los robots no solo sean herramientas, sino también aliados en la preservación y comprensión de nuestro planeta.

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