Los investigadores se inspiraron en las angulas
Robots blandos, casi transparentes, que se ajustan, aprietan y golpean cuando se bombean con agua podrían ser los próximos espías submarinos, al menos cuando se trata de escabullirse en la vida acuática.
En una prueba robótica, una de estas máquinas tipo gelatina fue lo suficientemente rápida para agarrar y liberar un pez de colores, según un equipo del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Los investigadores, dirigidos por el ingeniero Xuanhe Zhao y el estudiante de posgrado Hyunwoo Yuk, crearon una serie de robots transparentes a partir de un material gomoso llamado hidrogel, incluyendo un robot con aletas que puede soltarse de un lado a otro, una "extremidad" que puede golpear y una estructura en forma de mano que puede apretar y soltar.
Debido a que el material está compuesto principalmente de agua, los robots resultantes también podrían tener aplicaciones biomédicas, dijeron los investigadores.
"Los hidrogeles son blandos, húmedos, biocompatibles y pueden formar interfaces más amigables con los órganos humanos", dijo en un comunicado Zhao, profesor asociado de ingeniería mecánica civil y ambiental. Agregó que el grupo está colaborando con científicos médicos para crear "manos blandas", que podrían ayudar a manipular delicadamente tejidos y órganos durante las cirugías.
Recetas de hidrogel
Durante cinco años el equipo de Zhao trabajó para preparar varias mezclas de hidrogel, hechas de polímeros y agua, para encontrar una que fuera dura y estirable. También desarrollaron procesos para unir o pegar los hidrogeles a una serie de superficies, tales como vidrio, metal y caucho.
Zhao señaló que otros han intentado fabricar robótica blanda a partir de hidrogeles, pero sus materiales eran frágiles y no muy flexibles, dando lugar a grietas después de un uso repetido.
Cuando pensaban formas de crear robots blandos a partir de sus hidrogeles, los investigadores miraban a la naturaleza, particularmente a las anguilas de cristal (alevines de anguilas que aquí conocemos como las carísimas angulas). Estas pequeñas larvas transparentes (también llamadas leptocéfalos) son blandas como los hidrogeles y logran emigrar indemnes a largas distancias a sus hábitats ribereños.
"Es un viaje extremadamente largo, y no hay medios de protección", dijo Yuk en el comunicado. "Parece que trataron de convertirse en una forma transparente como una eficiente táctica de camuflaje, y queríamos lograr un nivel similar de transparencia, fuerza y velocidad".
Así que el equipo se puso a trabajar. Utilizaron técnicas de impresión 3D y de corte por láser para crear componentes de robots huecos. A continuación, unieron estas unidades a pequeños tubos de caucho conectados a bombas.
Dependiendo de la forma general de cada robot, cuando fue bombeada el agua, rápidamente produciría movimientos fuertes, tales como curvarse para arriba o el estirarse hacia fuera.
En una prueba, el equipo de Zhao bombeó agua dentro y fuera de los "dedos" de un robot similar a la mano mientras lo sumergían en un tanque de peces de colores. El agarre se cerró delicadamente alrededor del pez, dijeron los investigadores.
"[El robot] es casi transparente, muy difícil de ver", dijo Zhao en el comunicado. "Cuando liberas al pez, es bastante feliz porque [el robot] es blando y no daña el pez. Imagina que una mano robótica probablemente aplastaría al pez".
Qué sigue
El equipo está soñando ahora en varias aplicaciones para los robots de hidrogel, mientras que también juega alrededor con la receta del hidrogel para modificarla para requisitos particulares para usos particulares. Un robot utilizado en el campo médico, por ejemplo, puede no necesitar ser completamente transparente, mientras que otra aplicación podría requerir un hidrogel más rígido, dijeron.
"Queremos señalar una aplicación realista y optimizar el material para lograr algo impactante", dijo Yuk. "Para nuestro mejor conocimiento, esta es la primera demostración de la actuación basada en presión con hidrogel. Ahora estamos lanzando este concepto como una pregunta abierta, para decir, 'Juguemos con esto'".
Su investigación, financiada en parte por la Oficina de Investigación Naval, el Instituto del MIT para las Nanotecnologías de Soldados y la Fundación Nacional de Ciencias, se publicó el 1 de febrero en la revista Nature Communications: Hydraulic hydrogel actuators and robots optically and sonically camouflaged in water
