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Robots con sangre, piel y músculos

IMPULSO/ Agencia SUN

Ciudad de México
La sangre, ese tejido líquido que transporta oxígeno para las células de los vertebrados y circula por venas y arterias está tratando de ser imitado para una nueva generación de robots. La idea es generar un sistema que al igual que la sangre, sea capaz de distribuir energía. La diferencia es que en lugar de eritrocitos, leucocitos, plaquetas y plasma, este compuesto está integrado por un fluido cargado con iones disueltos.Especialistas de la Universidad Cornell en Nueva York, comandados por Robert Shepard del Laboratorio de Robótica Orgánica, exponen esta hazaña en un reciente artículo publicado en la revista Nature. Los especialistas crearon un fluido con el reto de impulsar un pequeño robot que imita los movimientos del pez león (Pterois antennata), la exuberante especie que habita las lagunas costeras y arrecifes del océano Índico tropical y el Pacífico occidental.
Este se convertiría en un nuevo paso en la creación de un sistema que busca ser capaz de brindar el potencial químico necesario para alimentar una batería líquida que podría conferirle mayor independencia a los robots autónomos. El líquido dispuesto fluye a través de las células de las baterías de flujo interconectadas en el abdomen y las aletas del pez. El funcionamiento es simple. Cada celda tiene dos piezas de metal opuestas: un cátodo y un ánodo. A medida que el fluido se desplaza más allá de estos, crea un voltaje que hace que los electrones viajen a través de los dos puntos que mantienen el fluido bombeando.
Es así que gracias al líquido electrolítico que circula a través de los conductos internos del robot, los sistemas electrónicos del robot reciben la corriente necesaria para que el ente se mueva con autonomía.
El reto es que se pueda desarrollar una nueva generación de robots con una mayor capacidad para almacenar energía y cuyo dispositivo central sea más ligero. En este caso, el pequeño pez puede funcionar por alrededor de 36 horas. El único problema hasta el momento es que aún su velocidad es muy baja, pero se espera que el sistema empiece a encontrar componentes cada vez más sofisticados para también aumentar paulatinamente el potencial de energía que impulsa el movimiento.
Un antecedente fundamental para librarse de las baterías rígidas lo propuso hace algunos años el famoso Octobot, un robot inspirado en un pequeño pulpo. Esta máquina emplea una reacción química entre el peróxido de hidrógeno y un catalizador (en este caso, el platino) para generar el gas que lo movilizaba controlado por un circuito de microfluidos.
Robots suaves
Pero mucho antes de pensar en la “sangre” de robot, han surgido otros componentes en la robótica contemporánea que buscan inspirarse en los diseños y mecanismos de la naturaleza. La idea es crear robots que se acerquen de forma más empática al mundo real, lo que también se conoce como soft robotics o robótica suave, un campo que se ocupa de construir robots a partir de materiales altamente compatibles con la forma en la que los organismos vivos se mueven y se adaptan a su entorno.
Precisamente otro pequeño pez robotizado que ejemplifica esta corriente es SoFi, un pez de color blanco que pesa 1.5 kilos y mide unos 47 centímetros, ligeramente más grande que el proyecto de Cornell. El apelativo no es el diminutivo de Sofia, sino que hace referencia a soft fish (pez suave). El robot está hecho de materiales suaves y livianos. Para generar este tipo de compuestos, la impresión en tecnología 3D se ha vuelto indispensable. Hecho de caucho de silicona y plástico flexible, este robot es capaz de sumergirse en las profundidades marinas con una microcámara.
Su nado es impulsado por un motor que bombea agua entre dos instrumentos parecidos a globos ubicados en la cola. Cuando el agua circula de un lado al otro, el pez logra doblarse e impulsarse en movimientos que tienden a imitar los de un animal real. ¿Para qué sirve un robot autónomo de este tipo? Las labores de avistamiento, rescate e investigación en profundidades marinas serían algunos de sus principales objetivos.
En el caso de la pequeña SoFi sus conquistas principales han sido la captura de imágenes de especies a las que es difícil acceder por las características de su hábitat, como el caso del llamado tiburón de Groenlandia, una especie que vive en las heladas aguas del Ártico y que puede llegar a vivir en profundidades de hasta dos mil metros.
El robot sólo tuvo que penetrar 20 metros para capturar imágenes de su objetivo, pero fue gracias a su posibilidad de nadar en varias direcciones en aguas congeladas durante 40 minutos que cumplió a cabalidad con la tarea encomendada por los científicos.
En un futuro, un sistema como el de la Universidad de Cornell podría otorgarle a este tipo de peces robots, como SoFi, la posibilidad de nadar aún por más tiempo sin necesidad de recargarse y aunque aún las velocidades son muy bajas, los retos en muchas áreas de investigación podrían ser cumplidos.
En los laboratorios de todo el mundo surge una fauna robótica que busca emular las texturas y movimientos de la naturaleza con mayor tino. Insectos, fauna marina y anélidos son otros de los grandes protagonistas. En este último rubro destaca recientemente el sistema del neurobiólogo Barry Trimmer, quien en el Laboratorio de Neuromecánica y Biomimética de la Universidad de Tufts, en Medford, Massachusetts ha logrado reproducir los movimientos de los gusanos del tabaco. Un robot que imita a la perfección la forma en que se desplazan estas rechonchas orugas podría ser el primer paso de una poderosa herramienta para localizar a sobrevivientes entre los escombros.
Trimmer expone en sus investigaciones que a diferencia de los animales con esqueletos, los animales blandos no tienen los mismos límites en sus movimientos, pues pueden deformarse de formas complejas y con grados de libertad virtualmente ilimitados. Es así que uno de sus principales objetivos de investigación es identificar cómo los animales blandos controlan sus movimientos de una manera computacionalmente eficiente utilizando los principios de cálculo morfológico para aplicarlos en la robótica.
De músculos y otras cosas
Para los expertos en robótica, la inteligencia artificial le ha conferido a las máquinas impresionantes avances en los últimos años; sin embargo, sus cuerpos aún se consideran, de cierta forma, primitivos o aún muy elementales. En este sentido, el desarrollo de nuevos materiales se considera un elemento fundamental para su verdadera evolución.
Estructuras menos rígidas en los robots son de gran utilidad, por ejemplo, para la creación de androides que trabajan en el área de servicio. En Japón esta industria en la que numerosos robots sirven en negocios como tiendas y restaurantes, así como acompañantes de personas de la tercera edad, representa un negocio de 50 mil millones de dólares.
Expertos del laboratorio de Máquinas Creativas de la Facultad de Ingeniería de Columbia han aportado un nuevo componente a la robótica: la creación de músculos impresos en 3D con una goma de silicona con etanol distribuido a través de micro burbujas.
Estos músculos artificiales son capaces de activarse eléctricamente y cuentan con una gran capacidad de estirarse y soportar el peso. Estos componentes tendrían la ventaja de combinar la suavidad de una caricia con una fuerza tres veces mayor a la que proporcionan los músculos humanos.
La piel humana es otro gran motivo de inspiración para la robótica suave que ha elaborado diversos prototipos como el de un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) que se inspiraron en las medusas, los animales marinos con impresionantes habilidades regenerativas. De esta forma, crearon una piel que puede autorepararse y es una mezcla de plástico elástico con un líquido iónico rico en flúor. Este suave material puede estirarse hasta 20 veces su tamaño original y es capaz de generar conductividad eléctrica.
La robótica suave no sólo sirve para revestir robots, está siendo de gran ayuda en el área médica. En el Laboratorio de Biodiseño de la Universidad de Harvard se aplica para desarrollar dispositivos de apoyo a los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares, como un dispositivo de Compresión Cardiaca Directa (DCC), que es un método de asistencia para tratar la insuficiencia cardíaca que involucra la implantación de un dispositivo que rodea el corazón y se contrae en fase con el latido cardíaco nativo para proporcionar asistencia mecánica directa durante la fase de eyección (sístole) y la fase de relajación (diástole) del ciclo cardiaco. Algo así como un suave masaje robótico para mantener los latidos.
El riesgo de desarrollar insuficiencia cardíaca en el mundo es cada vez más alto, pero el tratamiento estándar clínico actual es la implantación de un dispositivo de asistencia ventricular que entra en contacto con la sangre del paciente y se asocia con eventos tromboembólicos, hemólisis, reacciones inmunitarias e infecciones. Este dispositivo elimina estos contratiempos.
Es así que otras de las potencialidades de la robótica suave no la vuelven tan evidente a simple vista, pero simplifica estrategias para realizar actividades complejas que no podrían generarse desde los parámetros de la robótica convencional. Esta área de la robótica es una tendencia que asume el desafío de usar nuevos materiales para construir herramientas con un alto potencial en las diferentes aplicaciones de la ciencia. Ciencia y Tecnologia

: Este  Robot se convertiría en un nuevo paso en la creación de un sistema que busca ser capaz de brindar el potencial químico necesario para alimentar una batería líquida que podría conferirle mayor independencia a los robots autónomos. El líquido dispuesto fluye a través de las células de las baterías de flujo interconectadas en el abdomen y las aletas del pez