Científicos desarrollan 'supermúsculos' para robots que emulan los de los humanos

MADRID (EP). Un músculo blando sintético, capaz de levantar 1.000 veces su propio peso, ha resuelto el desafío de crear robots 'humanoides' cuyos movimientos puedan imitar los sistemas biológicos del ser humano.

Científicos de Columbia Engineering dirigidos por Hod Lipson, profesor de ingeniería mecánica, han desarrollado un tejido artificial único imprimible en 3D con una capacidad de expansión intrínseca que no requiere un compresor externo o equipos de alto voltaje como los músculos previos requeridos en este ámbito. El nuevo material tiene una densidad de deformación (extensión por gramo) que es 15 veces mayor que el músculo natural, y puede levantar 1.000 veces su propio peso. Sus hallazgos se describen en un nuevo estudio publicado por 'Nature Communications'.

Anteriormente ningún material ha sido capaz de funcionar como un músculo blando debido a una incapacidad para exhibir las propiedades deseadas de alto esfuerzo de accionamiento y alta deformación. Las tecnologías existentes se basan típicamente en el inflado neumático o hidráulico de pieles de elastómero que se expanden cuando se les suministra aire o líquido. Los compresores externos y el equipo de regulación de la presión requerido para tales tecnologías dificultan la miniaturización y la creación de robots que pueden moverse y trabajar de forma independiente.

"Hemos estado dando grandes pasos hacia la fabricación de mentes de robots, pero los cuerpos de robots siguen siendo primitivos", dijo Hod Lipson. "Esta es una gran pieza del rompecabezas y, al igual que la biología, el nuevo actuador puede ser moldeado y reestructurado de mil maneras. Hemos superado una de las barreras finales para hacer robots realistas".

Inspirado en los organismos vivos, la robótica de material blando es muy prometedora para las áreas en las que los robots necesitan ponerse en contacto e interactuar con los seres humanos, como la fabricación y la asistencia sanitaria. A diferencia de los robots rígidos, los robots blandos pueden reproducir el movimiento natural --agarre y manipulación-- para proporcionar asistencia médica y de otro tipo, realizar tareas delicadas o recoger objetos suaves.

Para lograr un actuador con alta tensión y alta tensión junto con baja densidad, el autor principal del estudio Aslan Miriyev, investigador postdoctoral en el laboratorio Creative Machines, utilizó una matriz de caucho de silicona con etanol distribuida en microburbujas. La solución combinó las propiedades elásticas y los atributos de cambios de volumen extremos de otros sistemas materiales, con la facilidad de fabricar, el bajo costo y la producción con materiales ambientalmente seguros.

Después de ser impreso 3D en la forma deseada, el músculo artificial fue accionado eléctricamente usando un alambre resistivo delgado y de baja potencia (8V). Se probó en una variedad de aplicaciones robóticas donde mostró una capacidad significativa de expansión-contracción, siendo capaz de expandirse hasta 900% cuando se calienta eléctricamente a 80° C. A través de controles de ordenador, la unidad autónoma es capaz de realizar tareas de movimiento en casi cualquier diseño.

"Nuestro material funcional suave puede servir como músculo blando robusto, posiblemente revolucionando la forma en que las soluciones robóticas blandas están diseñadas hoy", dijo Miriyev. "Puede empujar, tirar, doblar, girar y levantar peso, es el material equivalente artificial más cercano que tenemos a un músculo natural", añade.

Los investigadores seguirán construyendo sobre este desarrollo, incorporando materiales conductores para reemplazar el cable incrustado, acelerando el tiempo de respuesta del músculo y aumentando su vida útil. A largo plazo, involucrarán inteligencia artificial para aprender a controlar el músculo, lo cual puede ser un último hito para replicar el movimiento natural.