El Instituto Italiano de Tecnología (IIT) en Génova ha creado un robot blando que imita la locomoción de las lombrices de tierra. El robot es capaz de moverse gracias a los actuadores blandos que se alargan o aprietan cuando se saca o bombea aire a través de ellos.
Los investigadores han estudiado la mecánica de locomoción de las lombrices de tierra, incluyendo sus contracciones musculares y la función de sus pelos, para imitar estos movimientos en un robot.
Un robot blando inspirado en la anatomía de las lombrices
El objetivo de los investigadores es desarrollar dispositivos para la exploración subterránea, operaciones de búsqueda y rescate en espacios confinados y la exploración de otros planetas. La naturaleza ofrece muchos ejemplos de animales que utilizan tanto la flexibilidad de sus cuerpos como la capacidad de generar ondas físicas a lo largo de su cuerpo para moverse y explorar diferentes entornos. Inspirándose en la naturaleza y, al mismo tiempo, revelando nuevos fenómenos biológicos mientras se desarrollan nuevas tecnologías es el principal objetivo del laboratorio de robótica Bioinspired Soft Robotics.
Para crear un robot parecido a una lombriz de tierra, los investigadores han estudiado la morfología de las lombrices de tierra y han encontrado una manera de imitar sus movimientos musculares, sus cámaras celómicas de volumen constante y la función de sus pelos mediante la creación de soluciones robóticas blandas. El equipo ha desarrollado un actuador suave peristáltico (PSA) que implementa los movimientos musculares antagónicos de las lombrices de tierra. Todo el cuerpo del robot está hecho de cinco módulos PSA en serie, conectados con interconexiones. El prototipo actual mide 45 cm de largo y pesa 605 gramos.
Cada PSA tiene una piel elastomérica que encapsula una cantidad conocida de fluido, imitando así el volumen constante de fluido celómico interno en las lombrices de tierra. El segmento de la lombriz de tierra se acorta longitudinalmente y se ensancha circunferencialmente y ejerce fuerzas radiales a medida que se contraen los músculos longitudinales de una cámara individual de volumen constante. Por antagonismo, el segmento se vuelve más largo a lo largo del eje anteroposterior y más delgado circunferencialmente con la contracción de los músculos circunferenciales, lo que genera fuerzas de penetración a lo largo del eje.
Cada actuador individual demuestra una elongación máxima de 10,97 mm a 1 bar de presión positiva y una compresión máxima de 11,13 mm a 0,5 bar de presión negativa, únicos en su capacidad para generar fuerzas longitudinales y radiales en un solo módulo de actuador. Para impulsar al robot sobre una superficie plana, se colocaron en la superficie ventral del robot pequeñas almohadillas de fricción pasivas inspiradas en las setas de las lombrices de tierra. El robot demostró una locomoción mejorada con una velocidad de 1,35 mm/s.
Los robots blandos tienen un gran potencial para resolver problemas en una variedad de entornos difíciles y complejos, como en la exploración subterránea y en la búsqueda y rescate de víctimas en espacios confinados. A otra escala, esta tecnología podría aprovecharse en el sector de la medicina, para la administración localizada de fármacos o en cirugías.
Los robots rígidos convencionales tienen dificultades para operar en estos entornos debido a la falta de flexibilidad y adaptabilidad. Por lo tanto, los robots blandos, como el robot lombriz de tierra desarrollado por el IIT, pueden ser una solución efectiva para estos desafíos.
Además, la bioinspiración ha demostrado ser una fuente valiosa de ideas para la robótica. Los investigadores han encontrado en la naturaleza soluciones innovadoras y eficientes para resolver problemas de movimiento y locomoción. Los animales tienen características y habilidades que han evolucionado a lo largo de millones de años, lo que los convierte en modelos perfectos para inspirar el diseño de robots.