¿Por qué los gusanos robot podrían algún día cavar bajo tus pies?

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¿Por qué los gusanos robot podrían algún día cavar bajo tus pies?

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Las habilidades de excavación de las lombrices de tierra son difíciles de imitar

Por décadas, los investigadores han evolucionado robots blandos inspirados en una criatura que a menudo se da por sentada: la humilde lombriz de tierra.

Aunque las características específicas variarán según la especie, muchas lombrices de tierra son excelentes excavadoras, y se puede doblar con facilidad.

– Son muy flexibles y se mueven por espacios de difícil acceso, comenta Elsa Arrázola-Vásquez, investigadora de conservación de suelos en la Universidad Sueca de Agricultura.

En otras palabras, las lombrices de tierra pueden hacer cosas que muchas máquinas aún no pueden.

El progreso en la replicación de estas funciones robóticamente ha sido incremental. Ha habido innovaciones en imitar a las lombrices (cerda), que ayuda a las lombrices a anclar. Adicionalmente, se ha avanzado en la duplicación del fluido en sus segmentos, que entre otras funciones les ayuda a moverse.

Capturar el movimiento distintivo de la lombriz de tierra es el último avance.

En el grupo Soft Robotics del Instituto Italiano de Tecnología (IIT), investigador ha desarrollado un robot que esencialmente se abulta hacia adentro y hacia afuera a los lados mientras se estira y contrae a lo largo.

Este diseño es novedoso, según Riddhi Das, ingeniero mecánico del IIT, porque utiliza presión positiva y negativa para generar fuerza que se dirige hacia afuera y a lo largo del gusano robótico.

La innovación significa que su creación representa más fielmente cómo se mueven los músculos de una lombriz de tierra y permite movimientos más variados.

Su robot lombriz tiene la longitud y el peso de una mancuerna liviana. Está lleno de gel que permite a los investigadores aproximarse mejor a los movimientos radiales de la lombriz de tierra, en comparación con otros tipos de líquido. Y aunque no es tan rápido en una superficie plana como algunos diseños anteriores, puede moverse más profundo a través de suelo artificial.

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Para impulsarse, partes de la lombriz de tierra robótica pueden expandirse hacia afuera y a lo largo.

Una persona que sabe lo difícil que es construir un robot tipo lombriz que pueda excavar es Yasemin Ozkan-Aydin, ingeniera eléctrica de la Universidad de Notre Dame en los Estados Unidos.

ella ha estado trabajando en cuatro diseños de robots de lombricesbasado en observaciones de lombrices de tierra reales.

Ella dice que la innovación del grupo IIT es «muy importante» en el mundo de la robótica, ya que cada segmento de su robot lombriz tiene la capacidad de expandirse en dos direcciones. Esto le permite crear un movimiento tipo lombriz, que es como una ola de contracción y expansión que se mueve a lo largo del cuerpo.

Al igual que los otros proyectos en su laboratorio en el IIT, este es genuinamente bioinspirado, dice la bióloga convertida en robótica Barbara Mazzolai. Esto significa que desarrollar el prototipo requirió una comprensión fundamental de la biología de las lombrices de tierra, en lugar de simplemente imitar su forma.

Y los principios biológicos tenían que dar al robot alguna función útil. En el caso de los robots de lombrices de tierra bioinspirados, un aspecto útil es replicar la estructura suave pero fuerte de una lombriz de tierra.

Una diferencia importante sigue siendo el tamaño. Con un diámetro de 4 cm y una longitud de 45 cm, el robot IIT es significativamente más grande que una lombriz de tierra real. Los robots de lombrices suelen tener bombas u otros sistemas de locomoción que aumentan su volumen. Esto limita las posibles aplicaciones en endoscopia (uso de tubos para examinar órganos internos).

Aún así, este robot no es tan grande como ese. robusto robot de túnel creado por la corporación multinacional GE, uno de los pocos robots de gusanos de tierra que se están desarrollando para aplicaciones comerciales a corto plazo.

Investigación de GE
GE está probando un robot con forma de gusano que puede cavar agujeros

Es un robot autopropulsado, extremadamente flexible y altamente controlable, según Deepak Trivedi, ingeniero mecánico de GE Research.

«Si nos fijamos en los componentes básicos de estos robots, se trata de músculos artificiales neumáticos, que son esencialmente de goma con una malla de fibra inteligentemente diseñada a su alrededor», explica Trivedi.

Esta línea de investigación se inspiró en una convocatoria de soluciones de túneles tácticos de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (Darpa) de los Estados Unidos.

«Las lombrices de tierra pueden hacer este túnel de una manera muy sigilosa», señala Trivedi. Aunque este programa Darpa ya ha finalizado, GE continúa trabajando con el Departamento de Defensa de EE. UU. en casos de uso específicos en túneles y navegación.

También están buscando clientes comerciales. Su robot, que tiene un diámetro de unos 10 cm, tiene la particularidad de poder crear sus propios túneles y ha sido probado en suelo real de diferentes tipos.

Los investigadores de GE creen que sería útil para instalar infraestructura subterránea de una manera menos dañina para el medio ambiente que algunas perforaciones convencionales. También apuntan a un costo más bajo.

«Vemos una oportunidad comercial real para esto», dijo John Lizzi, quien dirige la división de Robótica y Sistemas Autónomos de GE Research. Él cree que las áreas clave incluyen Internet de fibra, energía eléctrica e infraestructura de carga para vehículos eléctricos.

Sin embargo, GE está limitada en lo que puede publicar y divulgar públicamente sobre esta investigación, dada la financiación militar. Y, por supuesto, no todos los especialistas en robótica quieren trabajar en aplicaciones militares.

Además de estos, eventualmente los robots similares a las lombrices de tierra también se pueden usar en campos como la minería, la detección agrícola y la excavación planetaria.

Un uso particularmente importante puede ser en búsqueda y rescate. El profesor Ozkan-Aydin habla sobre los recientes terremotos que devastaron Turquía, su país de origen. Un pequeño robot serpenteante con una cámara adjunta podría haber sido útil allí para decidir dónde concentrar los esfuerzos de rescate, sin perturbar el suelo.

Pero primero será necesario investigar mucho. Algunas características esenciales de la biología de las lombrices de tierra, como la mucosidad que secretan para lubricar su paso por el suelo y evitar que se sequen, son difíciles de incorporar en un robot.

«Debido a que es un sistema natural y ha evolucionado durante tantos años, es muy difícil de replicar», admite Das del IIT.

Así que nadie confundirá a uno de estos robots con una lombriz de tierra viva. Y algunas personas han sido demasiado optimistas sobre los sistemas bioinspirados en el pasado.

“Estoy un poco decepcionado de que más tecnología de músculos artificiales no se haya popularizado en todo el mundo. «El Valle de la Muerte de I+D»«, admite Kellar Autumn, bióloga del Lewis & Clark College de Estados Unidos.

Al igual que su trabajo con pegamentos inspirados en gecko, cree que los músculos artificiales siguen la «regla de innovación 10/10»: 10 años para descubrir y otros 10 para llegar al mercado.

Si estos robots inspirados en máquinas de polvo finalmente llegan a un mercado, algún día podrían hacer un túnel debajo de nuestros pies y ayudar a establecer el equipo que mantiene en funcionamiento a nuestras sociedades.

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