Transiciones robóticas multientorno a través de morfogénesis adaptativa
Un nuevo robot tortuga transformador puede explorar regiones traicioneras donde la tierra se encuentra con el mar, y puede conducir a futuras máquinas que naveguen en condiciones complejas del mundo real.
Combinando las mejores características de movilidad de una tortuga que nada en el océano y una tortuga que camina por la tierra, la tortuga robótica anfibia (ART), descrita recientemente en Nature, puede transformar sus extremidades de aletas de tortuga a patas de tortuga.
"La mayoría de los robots anfibios usan sistemas de propulsión dedicados en cada entorno", dice Rebecca Kramer-Bottiglio, especialista en robótica de la Universidad de Yale, quien es la autora principal del artículo. "Nuestro sistema adapta un único mecanismo de propulsión unificado para ambos entornos: tiene cuatro extremidades, y esas extremidades pueden hacer la transición entre un estado de aleta para la locomoción acuática y un estado de patas para la locomoción terrestre".
Imagen: Robot tortuga
Cada extremidad cambiante está rodeada por un material polimérico compuesto que es maleable cuando está caliente y rígido cuando está frío. Para cambiar la forma de la extremidad, los calentadores de cobre incorporados calientan y ablandan el material exterior. Luego, un "músculo" robótico blando debajo se hincha o se desinfla, cambiando una aleta plana a una pata redondeada, o viceversa. Finalmente, el polímero se enfría y se endurece alrededor de la nueva forma durante uno o dos minutos.
Imagen: Robot anfibio inspirado en tortugas
Las extremidades robóticas blandas se unen a las articulaciones de los más tradicionales hombros robóticos "duros", que incorporan tres motores electrónicos para que ART pueda "gatear" o "arrastrarse" en tierra, así como "remar" o "aletear" en el agua. Estas juntas se conectan a un chasis modular, donde tubos de PVC sellados protegen del agua los componentes electrónicos del robot. Una "carcasa" impresa en 3D le da al robot una forma aerodinámica y un espacio que puede contener aire o lastre para ajustar la flotabilidad.
La integración de la robótica blanda y tradicional le da a ART su capacidad transformadora, dice Tønnes Nygaard, especialista en robótica de la Universidad Metropolitana de Oslo, que no contribuyó al nuevo estudio. "Modos de locomoción muy estrictos y rígidos son una necesidad cuando se utilizan técnicas robóticas tradicionales", agrega. "Pero ahora, con técnicas como estas de la robótica blanda, es posible que puedas hacer algo un poco más fluido".
Imagen: Imágenes compuestas con instantáneas superpuestas del robot mientras nada (a), camina (b) y hace la transición (c)
Tales técnicas adaptativas podrían eventualmente ayudar a los robots a caminar a través de las diferentes superficies y entornos que se encuentran en el mundo real, sin tener que cargar con un sistema de propulsión adicional que podría hacerlos moverse de manera menos eficiente. El equipo de Kramer-Bottiglio descubrió que ART usa aproximadamente la misma cantidad de energía que los robots construidos para un solo entorno.
La tortuga robótica aún no ha llegado a la meta: el prototipo actual todavía requiere una correa para proporcionar energía y comunicación, y sus movimientos son lentos y torpes. Pero los investigadores están trabajando para mejorar estos problemas. "Estoy muy emocionado de ver lo lejos que han llegado", dice Nygaard. "Y estoy muy interesado en ver qué saldrá de este grupo en un par de años".
Artículo científico: Multi-environment robotic transitions through adaptive morphogenesis
