SCI-Tech

Fauna robótica al rescate de la humanidad

Berenice González Durand 20 / Sep / 18
Diversos animales inspiran robots para labores de servicio, como el rescate. Los retos son mejores fuentes de energía y materiales suaves que evolucionen con ellos

Los conocimientos en relojería, anatomía, música y mecánica del francés Jaques de Vaucanson (1709-1782), se combinaron para darle un lugar en la historia. Además de la creación del primer telar automatizado, su legado incluye una serie de autómatas que son considerados algunos de los parientes más lejanos de los robots autónomos contemporáneos. Entre sus inventos más conocidos se encontraba el Pato con aparato digestivo, un autómata con 400 partes móviles que podía mover sus alas, beber, comer granos, e incluso defecar.

Muchas de las creaciones de la robótica contemporánea de servicio mantienen el espíritu lúdico con que eran creados los autómatas de antaño, pero más allá del puro divertimento, se han colocado con éxito en campos muy especializados, como el caso de las labores de rescate. En este sentido, la imitación de algunas de las características y habilidades de los animales ha sido fundamental para sus creaciones.

En la Universidad de California en Berkeley, desarrollaron un robot con características similares a las de un animal que tiene la capacidad de brincar grandes distancias verticalmente. En este sentido, los especialistas consideran el estudio de las relaciones cinéticas que utilizan los pequeños mamíferos e insectos para impulsar sus movimientos, como uno de los grandes retos de la robótica.

La principal utilidad de este tipo de robots, como el nombrado Salto, está relacionada con las labores de salvamento. Frente a un edificio derrumbado por algún fenómeno natural, u ocasionado por el hombre, este tipo de robots son capaces de librar fácilmente obstáculos, saltar de piso a techo, y penetrar por espacios muy reducidos. Las cámaras que portan consigo pueden dar certeras pistas de lo que sucede al interior de una zona de desastre y guiar con mayor facilidad a los rescatistas.

Un gran salto

Los investigadores señalan en el reporte de su investigación que uno de los animales que muestran mayor agilidad en el salto vertical es el Galago senegalensis, un pequeño primate de veinte centímetros parecido a un lémur y reconocido por usar una estrategia de modulación de energía para obtener una mayor potencia en los músculos. Esta estrategia natural fue reproducida por los ingenieros mediante un mecanismo activado en una pequeña pierna que logró que el robot alcanzara casi el 80% de agilidad del animal.

 

El CRAM es un robot de apenas 45 gramos con las capacidades prácticamente indestructibles del insecto original. Logra ser aplastado sin daño alguno gracias a un pequeño exoesqueleto que lo recubre y que se adapta a la fuerza del peso que cae sobre su estructura.
University of California at Berkeley
 

La capacidad para controlar la fuerza y el equilibrio en el robot, también ha sido muy importante pues además de lograr saltar alturas de alrededor de dos metros, puede hacerlo repetidamente. Otro grupo de investigadores de la misma universidad californiana desarrollaron otro robot con capacidades igualmente efectivas para las labores de rescate, pero basándose en un superviviente por excelencia: la cucaracha.

El diseño de CRAM (Compressible Robot with Articulated Mechanisms), le ha permitido a sus creadores, desarrollar un robot de apenas 45 gramos con las capacidades prácticamente indestructibles del insecto original. Fue presentado a inicios de este año, pero ya han iniciado gestiones para convertirlo en algo más que un prototipo de laboratorio. Sus ventajas son muchas: puede soportar un peso casi mil veces mayor que el suyo y reducir su tamaño a la mitad al aplastarse tal como lo hacen las cucarachas reales.

El CRAM logra ser aplastado sin daño alguno gracias a un pequeño exoesqueleto que lo recubre y que se adapta a la fuerza del peso que cae sobre su estructura. Es así que un área de investigación en la robótica que los expertos plantean como fundamental en el desarrollo de nuevas tecnologías del género, es el desarrollo de estructuras deformables y materiales blandos. Esto le da a los robots la capacidad de estirar, aplastar, subir y movilizar su estructura; e incluso facilitan su potencial de auto reparación y biodegradabilidad.

Una investigación publicada recientemente en la revista Nature mostraba precisamente al primer robot elaborado totalmente de materiales blandos. Se trata del nombrado Octobot, un minúsculo robot con forma de pulpo fabricado con un nuevo sistema de impresión en 3D que utiliza caucho de silicona y una tinta catalítica que transporta partículas de platino que ayudan en la descomposición de combustible, pues es capaz de moverse sin baterías ni cables. Su fuente de energía consiste en un combustible de peróxido de hidrógeno alimentado por un circuito de microfluidos.

Este tipo de robots impulsados por el Instituto Wyss de la Universidad de Harvard podrían ser útiles principalmente en tecnologías vinculadas con la biomedicina.
 

Mide la mitad de un clip de papel y posee “músculos” artificiales capaces de contraerse y llenarlo de energía cuando se aplica voltaje. La idea fue desarrollar vehículos autónomos con micro-antenas capaces de lograr un vuelo autodirigido, así como de lograr comportamiento coordinado en grandes grupos de robots.
El RoboBee
 

Insectos al rescate

La inspiración en los organismos que ofrece la naturaleza, ha llenado los laboratorios con proyectos de robótica de todo tipo. La empresa de robótica iRobot, famosa por crear las aspiradoras autónomas Roomba, también está creando un prototipo de robot submarino capaz de localizar las colonias de peces invasores y frenar su crecimiento, como el caso del pez león, que representan una seria amenaza para los ecosistemas marinos en las aguas costeras del océano Atlántico.

Existen otros esfuerzos más visibles que trabajan en equipo con la naturaleza. Las abejas han servido para crear robots que reproducen eficazmente sus vuelos con varias finalidades. De esta forma, se han creado organismos robotizados que a pesar de su poco tiempo de creación, ya se han convertido en “insectos” muy famosos en el mundo de la robótica, como el caso de las Robobee, cuyas principales aplicaciones están íntimamente relacionadas con la agricultura.

También producto del Instituto Wyss, este tipo de microrobots voladores autónomos han mostrado gran potencial en un mejor desarrollo de los cultivos. Frente a la crisis de los polinizadores, este tipo de dispositivos ya han sido utilizados para guiar a las abejas para polinizar áreas de siembra específicas. Otro de los servicios en los que han demostrado ser efectivas es en el estudio de los microclimas que podrían afectar las cosechas.

Según las especificaciones del Instituto Wyss, un RoboBee mide aproximadamente la mitad de un clip de papel y posee “músculos” artificiales capaces de contraerse y llenarlo de energía cuando se aplica voltaje. La idea de la RoboBee fue desarrollar vehículos autónomos con micro-antenas capaces de lograr un vuelo autodirigido, así como de lograr comportamiento coordinado en grandes grupos de robots.

Según Kevin Ma, investigador del Instituto Wyss, uno de los principales retos fue lograr que un robot de tan poco peso (alrededor de 80 miligramos) pudiera adherirse a una superficie plana después de volar un rato. En la naturaleza, los animales utilizan materiales adherentes o pequeñas garras para mantener el equilibrio en algún lugar, pero en el caso de las RoboBee, sus diseñadores resolvieron el problema mediante la nergía estática, esa misma que hace que un globo se adhiera a una pared.

Además de los materiales ligeros que componen su cuerpo, el desarrollo de la RoboBee se divide así en dos componentes principales: cerebro y colonia. Mediante sensores inteligentes y electrónicos de control, se imitan las capacidades que tienen las abejas en ojos y antenas, capaces de responder activamente a estímulos exteriores. Mediante el enfoque de la colonia, se busca coordinar el comportamiento de muchos robots independientes para que actúen en unidad y sus acciones puedan a ser más efectivas. En este sentido, otra de las áreas de aplicación de las virtudes de estos microrobots es la vigilancia.

Mediante esfuerzos coordinados, son capaces de cubrir mayores áreas de terreno para vigilar una zona. La gran variedad de micro robots de vigilancia, que también han sido inspirados en las habilidades de otros insectos como moscas, arañas y hormigas, sin embargo también han traído consigo una discusión sobre las fronteras éticas de su utilización, pues una cosa puede ser la vigilancia autorizada de un almacén, por ejemplo, y otra, ser empleadas para cuestiones de espionaje que superan fácilmente la ciencia ficción.

De hecho, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), de EU ha sido la encargada de financiar muchos de los proyectos del género que han sido desarrollados desde hace varias décadas en el vecino país del norte y que a muchos les hace cuestionarse hasta dónde realmente han logrado penetrar estos bichos robotizados.

Para expertos en el área, como Pedro Serena Domingo, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), detrás de los beneficios de las tecnologías siempre pueden esconderse ciertos riesgos que conviene conocer y valorar para anticipar sus efectos, actuar con cautela, y así minimizar su impacto.

Sin embargo, hasta ahora los efectos positivos de todas las tecnologías que se desprenden del desarrollo de estas pequeñas criaturas robotizadas, parecen pesar más en la balanza

Autor: Berenice González Durand
Periodista cultural independiente. Ha trabajado en diferentes revistas y periódicos como editora y reportera. Desde 2013 escribe para Conciencia, que antecede a Tangible, como la apuesta por la ciencia de El Universal.