FUENTE: nanowerk
Una válvula de presión diseñada inteligentemente permite a los robots blandos responder a su entorno sin necesidad de control informático, revelan los investigadores de AMOLF en su artículo en la revista Matter («Un oscilador de relajación fluida para accionamiento secuencial reprogramable en robots blandos»). Eso lleva a los robots con movimientos naturales y respuestas táctiles similares a los de los organismos vivos un paso más cerca de la realidad. Estos desarrollos hacen que los robots blandos sean más adecuados para explorar terrenos ásperos y desconocidos o para aplicaciones médicas.
Todavía pensamos a menudo en los robots como máquinas rígidas controladas por una computadora central que precalcula cada paso. Por el contrario, los organismos vivos se mueven suavemente porque el comportamiento inteligente está arraigado en sus cuerpos. Eso sería ideal para los robots que tienen que interactuar continuamente con las personas, como los que se utilizan en la atención médica. Por lo tanto, los investigadores en el campo de la robótica blanda están desarrollando robots hechos de materiales blandos y flexibles que pueden responder a los cambios en su entorno sin orientación externa.
Bas Overvelde, jefe del Grupo Soft Robotic Matter en AMOLF: Queremos hacer robots sin una computadora central que pueda moverse y responder a su entorno debido a los reflejos incorporados en el cuerpo del robot. En la revista Matter, el equipo de Overvelde presenta un robot tan suave que funciona en la presión del aire sin necesidad de electrónica. Puede caminar y cambiar el ritmo respondiendo a su entorno gracias a una válvula de diseño inteligente.
En el corazón del nuevo robot blando hay una ‘válvula histérica’, que es como los investigadores se refieren a su invención en su publicación. Los extranjeros pueden reconocer la válvula como una variante de la apertura de una botella de ketchup.
«La válvula asegura que se puede dosificar fácilmente el ketchup y que el líquido no se escape de la botella , dice Overvelde: Pero, si se da la vuelta a la botella y se aprieta muy fuerte, el ketchup a veces hace chisporroteo y hace un desastre».
Esto sucede cuando la abertura se abre y se cierra de forma repetida y rápida. Las botellas modernas han sido adaptadas para que funcionen lo menos posible, pero Overvelde y sus colegas se propusieron descubrir si este comportamiento normalmente indeseable podría permitir que un robot se mueva.
Los investigadores comenzaron con un modelo informático para diseñar características tales como la rigidez de las minúsculas aletas en la abertura de la válvula. Después de eso, las válvulas se produjeron vertiendo caucho de silicio en un molde impreso en 3D preciso. Con un láser, luego cortan pequeñas muescas en las válvulas.
Como resultado de esto, produjeron válvulas que normalmente se cierran y se abren repentinamente cuando la presión se vuelve lo suficientemente alta. Las válvulas solo se cierran de nuevo una vez que la presión ha disminuido considerablemente. Si se conecta este tipo de válvula a una bomba y un depósito, se crea automáticamente un ritmo de aumento de la presión y la liberación de aire. Con esto, los músculos del robot suave se inflan y relajan alternativamente.
El nuevo componente parece simple, pero se descubrió que tenía poderes ocultos, dice el estudiante de doctorado de AMOLF, Luuk van Laake. «Cuando construimos un modelo informático de dos válvulas de este tipo que estaban conectadas al mismo depósito, comenzaron a abrirse alternativamente con alta precisión».
Eso fue totalmente inesperado, pero posteriormente también resultó funcionar en la práctica. Sobre la base de este principio, los investigadores fueron capaces de construir un robot de cuatro patas con una marcha natural que no necesitaba comandos externos. Y también manejaron un demostrador de mano robótica suave con cinco dedos que golpeaban rítmicamente.
Respuesta al medio ambiente
El último sueño de los diseñadores de robots blandos es un robot que no solo se mueve, sino que también responde a su entorno. En última instancia, quieres un robot que cambie automáticamente su marcha si encuentra un obstáculo solo porque los músculos y las articulaciones responden al cambio de presión.
En el laboratorio, la capacidad de respuesta del robot al medio ambiente ya demostró ser bastante exitosa. Cuando los investigadores cerraron brevemente un tubo flexible apretándolo un poco, la presión en el cuerpo del robot cambió y el robot luego cambió a una marcha diferente. Nuestros robots blandos responden al entorno sin necesidad de un ordenador central que lo controle explica Van Laake.
Todavía nos queda mucho camino por recorrer antes de que tengamos robots blandos al lado de la cama. Pero los investigadores son optimistas sobre las perspectivas. Con nuestro robot, puedes ver cómo se pueden usar componentes simples para producir un comportamiento complejo sin la necesidad de una computadora que calcule cada movimiento.
De acuerdo con Van Laake, un robot suave que se mueve debido a los reflejos naturales no solo ahorrará energía de la computadora, pero la energía también. En los organismos vivos, mucho movimiento y comportamiento emerge de la forma del cuerpo y la mecánica de los músculos, en lugar del cerebro dirigiendo todos los movimientos. Por ejemplo, nuestro corazón equilibra automáticamente la presión en el ventrículo izquierdo y derecho y reutilizamos la energía elástica almacenada en nuestros tendones durante cada paso que damos. «Eso es increíblemente eficiente. Todavía hay mucho comportamiento que explorar en este campo».
