31/Ago/04

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El robot cucaracha necesita un cerebro

Los robots van a necesitar pensar como cucarachas si es que quieren ser capaces de subir y bajar escaleras. Ese va a ser el tema de una conferencia que se presentará esta semana.

El robot cucaracha

El profesor de Neurociencia Roy Ritzmann y el investigador en robots profesor Roger Quinn, ambos de CASE Western Reserve University de Ohio, presentarán su investigación en la conferencia de Robótica y Sensores en los Insectos que se dará cita en Brisbane, Australia.

Los científicos han encontrado que las cucarachas no pueden caminar por rampas y por sobre barreras sin utilizar para ello su cerebro. Lo que significa que para poder trepar por escaleras, los robots necesitarán un cerebro.

Dicen los investigadores: "Los robots actuales tienen capacidades de movimiento limitadas, y muchos de ellos sólo pueden caminar por superficies planas, utilizando un sistema de sensores ubicados en sus piernas".

De acuerdo a Ritzmann: "Los insectos son excelentes modelos para lograr la comprensión que luego permitirá hacer que un robot camine".

Ya que los insectos tienen un exoesqueleto, es decir su esqueleto es externo a su cuerpo, los científicos pueden ver como éste se mueve sin la necesidad de utilizar para ello rayos X. También tienen sensores por el exterior de sus cuerpos los que pueden utilizar para medir la cantidad de esfuerzo. Y poseen una menor cantidad de neuronas motoras por músculo que las especies vertebradas, por lo que es más fácil observar cuáles neuronas se activan mientras el insecto camina.

Cucarachas en acción

Ritzmann ha estudiado el movimiento de las cucarachas cercenando sus cerebros en diferentes formas y luego utilizando video de alta velocidad para ver como éstas se movían.

En las cucarachas existen unas zonas de control locales, ubicadas en la espina dorsal, que se encargan de indicar a las piernas como se tienen que mover. Y sus cerebros controlan la memoria y la percepción.

"El cerebro de las cucarachas tienen dos zonas principales dedicadas a la tarea de controlar el movimiento" dice Ritzmann. "Estas dos zonas emparejadas, llamadas ganglio circunesofágico y ganglio subesofágico, que se ubican detrás del esófago, se conectan con el ganglio torácico, que es la parte del cuerpo que controla directamente las piernas".

Al cortar el ganglio circunesofágico, Ritzmann descubrió que las cucarachas perdían el control cerebral sobre su movimiento. Dice: "Una cucaracha con esta parte de su cerebro desconectada puede caminar por siempre, pero no puede subir por lugares inclinados ya que sus patas no se levantan de la forma apropiada y las almohadillas adhesivas de los dedos de sus pies dejan de funcionar".

Una cucaracha que trata de trepar por encima de un montón de cera (Imagen: Case Western Reserve University)

"Pero si en cambio cortamos el ganglio subesofágico el insecto ya no puede caminar para nada bien" continúa diciendo.

"Es posible caminar por una superficie plana sin que sea necesario utilizar el cerebro, pero si se presenta un terreno un poco más complicado ya se hace imprescindible que lleguen órdenes desde el cerebro para que pueda ser posible esquivar o directamente evitar las barreras que se presenten".

"Esto nos indica que el cerebro tiene que estar presente para poder lograr el comportamiento real".

Utilizando la investigación de Ritzmann, Quinn construyó un robot basándose para ello en las cucarachas.

Tal robot está diseñado tomando como base a la cucaracha Blaberus discoidalis. Tiene seis piernas, dos pequeñas adelante y dos más largas y poderosas en la parte de atrás. Además, cuenta con el movimiento de hombros característico de ellas, y su movilidad está implementada utilizando músculos artificiales que funcionan por medio de aire comprimido.

Pero el robot cucaracha, bautizado Robot III, no tiene cerebro, sólo sensores de posición, y cuatro sensores en cada articulación. "Hasta este momento, sólo puede moverse sobre una superficie plana" decía Quinn.

Y continúa: "La investigación demuestra que el robot definitivamente va a necesitar un cerebro".

Para ello, Quinn ha fabricado un cerebro símil cucaracha, y lo instalado en un robot más simple, que usa para movilizarse una combinación de patas y ruedas, a las que él llamo "Whegs" (que resulta de la conjunción de las palabras en ingles: Wheels = ruedas y Legs = patas).

Quinn dice: "Los investigadores utilizarán este robot más sencillo para resolver los problemas que plantea tal locomoción y explorar como resolver la generación de comandos desde el cerebro".

"Los robots con Whegs son capaces de rotar la parte delantera de sus cuerpos hacia arriba o hacia abajo para poder trepar por escaleras, o descender por rampas. Y se sirven de antenas para "sentir" el suelo y así enviar señales al punto de flexión del cuerpo".

"Estamos tratando de hacer lo mismo que hace una cucaracha" dice Quinn.

"Aunque se trate de sólo una muy pequeña parte de todo lo que el cerebro del insecto realiza, se trata de un buen punto partida desde donde comenzar".