Los robots blandos son una revolución en la tecnología autómata que busca horizontes diferentes a la de los tradicionales robots mecánicos: inspirados en los cuerpos flexibles de los seres vivos, como en los humanos, los animales y células, están compuestos de partes blandas que se elaboran con nuevos materiales inteligentes para eliminar por completo las piezas metálicas.
Estos robots presentan amplias aplicaciones en materia de detección, movimiento, agarre y manipulación de objetos, entre otras características.
Ciencia de los materiales
Los recientes avances en la manipulación molecular de la materia abrieron la puerta a esta nueva generación de autómatas que poseen “memoria de forma”; es decir, vuelven siempre a su anatomía original y son resistentes a los golpes.
Y aunque están compuestos por sustancias suaves y flexibles los robots blandos pueden alcanzar proezas de fuerza y habilidad.
Su campo de acción es amplio, ya que suelen funcionar como dispositivos médicos que se degradan en horas, complementos espaciales, aplicaciones biomédicas o bien para manipular objetos sensibles.
Daniel Preston, químico-biólogo por la Universidad de Harvard, indica: “Prevemos que estos robots operarán en áreas donde los materiales inteligentes son ventajosos, como la asistencia médica o la colaboración segura con usuarios humanos. O bien en sectores de alta radiación como sitios de desastre nuclear, donde la electrónica suele fallar”.
El químico añade que “mientras a los robots tradicionales los limita la vida útil de una batería, los blandos pueden alimentarse por aire comprimido, el cambio de fase de vapor líquido —como es la evaporación de nitrógeno líquido— o reacciones químicas que forman gases o incluso la combustión”.
Trabajo con humanos
Aunque los robots diseñados para trabajar de forma muy estrecha con humanos (cobots) se implantan en las cadenas de montaje industrial el verdadero trabajo en equipo mano a mano entre robot y ser humano aún está lejos.
El problema, indican expertos, radica en el peligro de la proximidad física de un humano con un robot. Por ejemplo, los brazos robóticos que se utilizan actualmente en las cadenas de montaje de las fábricas suelen alojarse en jaulas a fin de evitar que un trabajador se acerque demasiado a uno de estos robots y sufra algún accidente a pesar de que se diseñan para mantener una máxima seguridad.
Bajo este escenario un equipo de investigación dirigido por Stefan Seelecke y Gianluca Rizzello, expertos en materiales inteligentes en la Universidad del Sarre en Alemania, trabajan en nuevos tipos de brazos robóticos.
Esta nueva tecnología se basa en sistemas poliméricos y permite a estos científicos crear novedosas herramientas robóticas blandas que son más ligeras, maniobrables y flexibles que los componentes rígidos que se utilizan actualmente.
Una colisión accidental de uno de estos brazos robóticos del futuro contra un humano sería para este algo muy parecido a ser empujado sin querer por un compañero de trabajo, algo que es poco probable que lleve a la persona a un hospital.
El material que se utiliza para estos nuevos brazos robóticos blandos es un tipo especial de polímero conocido como “elastómero dieléctrico”, que sirve para crear músculos y nervios artificiales.
Las propiedades especiales de los elastómeros dieléctricos permiten desarrollar sistemas inspirados en la naturaleza. Estos elastómeros pueden comprimirse y luego estirarse para recuperar su forma original.
Así los investigadores usan una gran cantidad de estos pequeños “músculos” para crear un brazo robótico flexible. Cuando se combinan de modo idóneo para formar un tentáculo robótico la interacción entre los músculos produce movimientos que imitan los de un brazo de pulpo que puede girar en todas direcciones. A diferencia de las pesadas y rígidas extremidades robóticas que se utilizan actualmente y que, al igual que las extremidades humanas, solo pueden ejecutar movimientos en determinados sentidos, estos nuevos tentáculos robóticos son libres de moverse en casi cualquier dirección.
La misma tecnología básica dotaría de mejores capacidades a otros aparatos y herramientas. Por ejemplo, instrumentos quirúrgicos flexibles que puedan girar en todas las direcciones como brazos de pulpo en miniatura.
Fabricación
La mayoría de los métodos de fabricación de robots blandos son predominantemente manuales debido a la falta de herramientas estándar. Sin embargo, la impresión 3D entra poco a poco en este terreno de juego ya que facilita la repetibilidad y permite diseños más complejos, mejorando la calidad del robot y el rendimiento del proceso de fabricación.
Científicos de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) laboran en esta línea. Explican que la modalidad de impresión 3D con extrusión, en la que se trabaja con tintas de varios materiales en una matriz de soporte, resulta especialmente adecuada para fabricar robots blandos hechos de múltiples materiales o compuestos.
Además de la impresión 3D una de las técnicas más prometedoras es el plegado de origami. Básicamente los robots de origami son simples láminas de metal o plástico que se pliegan en ciertas formas, permitiéndoles caminar, lanzar e incluso nadar. A diferencia de los actuadores de plegado natural, los robots de origami utilizan actuadores microneumáticos que les permiten plegarse en estas formas complejas.
Estas formas son luego manipuladas por los mismos actuadores. Es este movimiento de plegar, desplegar y volver a plegar, lo que hace que los robots de origami sean tan poderosos, además de que pueden plegarse en espacios increíblemente reducidos y expandirse según sea necesario, todo sin perder el poder de la neumática.
Tratando de optimizar este concepto, investigadores del MIT y la Universidad de Harvard desarrollaron una pinza blanda y resistente con base en una estructura de origami. Se trata de un cono de papel que se cierra sobre los objetos y es capaz de levantar hasta 100 veces su peso. Esta succión permite que la pinza embolse una gama mucho más amplia de objetos, como latas de sopa, martillos, copas de vino y hasta un brote de soja.
Estos sistemas blandos son una excelente solución futura para que humanos y máquinas trabajen a la par en una línea de montaje.
RECUADRO
Ventajas de la robótica blanda
La exigencia de seguridad humana en las unidades de fabricación, junto con la creciente demanda de seguridad en la automatización en industrias como procesamiento de alimentos, comercio electrónico, etcétera, impulsa el crecimiento del mercado de robótica blanda.
La robótica blanda reduce el costo de los sensores.
Con el advenimiento de los robots blandos de autoaprendizaje a través de la Inteligencia Artificial se espera un cambio drástico durante los próximos años hacia la robótica blanda.
En aplicaciones médicas y quirúrgicas los robots blandos tienen inherentemente la ventaja de ser compatibles con los tejidos naturales de los seres humanos y los organismos vivos. La cirugía mínimamente invasiva (MIS) es una de las áreas de investigación con mayor potencial de adopción de robótica blanda.
Fuente: CISION
¿Qué son los actuadores?
En robótica son los encargados de generar el movimiento de los diferentes mecanismos o elementos que conforman el robot. Los actuadores eléctricos se utilizan principalmente en robots que no demanden altas velocidades ni potencia.
Fuente: Murky Robot