28/Ene/07

Revista Axxón Axxón en facebook Lectores de Axxón en facebook

'Biomimetic Technologies' piensa crear los primeros robots de cuerpo blando

Los robots han salido del reino de la ciencia ficción y se los ve ahora en una cantidad de usos reales, pero el potencial de los tiesos robots del siglo 21 sigue limitado por su rígida contrucción y su falta de flexibilidad.

Un grupo de investigadores de la Universidad Tufts ha lanzado una iniciativa multidisciplinaria centrada en la ciencia e ingeniería de una nueva clase de robots con cuerpos totalmente blandos. Estos dispositivos permitirán avanzar en terrenos tales como la exploración del espacio y la medicina.

Barry Trimmer, profesor de biología, y David Kaplan, profesor de ingeniería biomédica, son co-directores del proyecto "Tecnologías Biomiméticas para Robots de Cuerpo Blando" ("Biomimetic Technologies for Soft-bodied Robots"), que está formado por un consorcio de siete miembros facultativos de Tufts, de cinco departamentos de la facultad de Ingeniería y la facultad de Artes y Ciencias. El proyecto acaba de recibir fondos por us$ 730.000 de la Fundación W.M. Keck.

Según Kaplan, el proyecto juntará biología, bioingeniería y fabricación a nivel nano. "Nuestra meta principal es desarrollar sistemas y dispositivos —robots de cuerpo blando— basados en materiales biológicos y los mecanismos de adaptación que se encuentran en las células vivas, tejidos y organismos completos", explica.

Estos dispositivos, observa, tendrán uso directo en la industria de la robótica, en manufactura, apoyo de emergencias, reparación y mantenimiento de equipos en el espacio; en diagnóstico y tratamiento médicos, incluyendo endoscopia, cirugía a distancia y diseño de prótesis; y en nuevos elementos electrónicos, como circuitos y fuentes de alimentación blandas.

"La característica principal que distingue las estructuras hechas por el hombre de las biológicas es la preponderancia de los materiales rígidos", explica Trimmer. "En contraste, los sistemas vivos pueden contener materiales rígidos, como los huesos y la cutícula, pero sus bloques fundamentales son blandos y elásticos. Esta diferencia entre los objetos biológicos y los fabricados por el hombre es tan intensa que nuestra evaluación de las estructuras artificiales o de las vivas se hace a menudo sólo en base a los materiales. Muchas máquinas incorporan los materiales flexibles en sus empalmes y pueden ser enormemente rápidas, fuertes y de gran alcance, pero no hay tecnología actual que pueda igualarse al funcionamiento de un animal que se mueve a través de un terreno natural".

Primer esfuerzo "Moléculas a Robots"

El equipo de Tufts es el primer gran esfuerzo por diseñar un robot móvil de cuerpo blando con las capacidades de trabajo similares a las de un animal vivo. Mientras que otros grupos en el mundo están aplicando soluciones biomiméticas al diseño de ingeniería, la mayoría se enfoca en áreas limitadas dentro de este campo.

"Esta es una nueva y maravillosa colaboración que utiliza la solución de 'moléculas a robots' en el uso de materiales blandos", señala Linda M. Abriola, decana de la facultad de ingeniería de Tufts.

El trabajo se centrará en cuatro áreas primarias: Sistemas de control para los robots de cuerpo blando, materiales biomiméticos y biónicos, diseño y construcción del robot, y desarrollo y uso de las tecnologías que surjan de la investigación.

Orugas y gusanos de seda

La financiación de Keck le aportará al grupo los equipos especializados que necesitan para los materiales blandos y los experimentos de biomecánica, según Trimmer, cuyo trabajo con orugas aporta el conocimento de cómo construir el primer robot de cuerpo blando (http://ase.tufts.edu/biology/faculty/trimmer/locomotion.html). Trimmer, neurobiólogo, ha estudiado el sistema nervioso y la biología de las orugas desde 1990 con fondos de National Institutes of Health y National Science Foundation. Su logro ha sido una mejor comprensión de cómo controlan las criaturas sus movimientos fluidos con un cerebro simple y cómo pueden moverse con tanta flexibilidad sin articulaciones. Él espera adaptar su investigación en las orugas a este nuevo proyecto con el aporte de los ingenieros de Tufts.

Kaplan, cuyo laboratorio se centra en la ingeniería de biopolímeros (http://ase.tufts.edu/biomedical/faculty-staff/kaplan.asp), ya ha develado el secreto de cómo las arañas y los gusanos de seda pueden hacer sus telas y capullos de una fibra increíblemente fuerte. Hace poco, su equipo aplicó ingeniería genética y nanotecnología para crear una "proteína fusionadora" que combinó, por primera vez, la resistencia de la tela de araña con una intrincada estructura. Kaplan señala que hubieron tremendos progresos en el desarrollo y utilización de materiales blandos en artefactos como teclados y juguetes. "Sin embargo, es muy difícil hacer artefactos blandos que se muevan y se puedan controlar con precisión", dijo. "Esta es la razón fundamental por la que hoy los robots se mueven como robots en lugar de como animales vivos".

Los nuevos se robots desarrollados en Tufts serán continuamente deformables y capaces de aplastarse y arrugarse en pequeños volúmenes. Tendrán capacidades que actualmente no se disponen juntas en una máquina, incluyendo subir por superficies deformes y objetos irregulares, arrastrarse por cuerdas y alambres, o moverse por espacios confinados complejos. "Los robots de cuerpo blando podrían hacer que las cirugías riesgosas sean mucho más seguras y menos dolorosas", agregó Trimmer. "También podrían ser utilizados por la NASA para reparar estaciones espaciales, alcanzando los lugares que los astronautas no pueden; para realizar tareas más complejas en industrias que requieren flexibilidad de movimientos; ayudar en ambientes peligrosos como los reactores nucleares y en la detección de minas terrestres; y moverse más eficientemente en espacios apretados".

Además de Trimmer y Kaplan, Robert White, profesor auxiliar de ingeniería mecánica, y Sameer Sonkusale, de ingeniería eléctrica y computadoras, supervisarán proyectos en el laboratorio de microfabricación de Tufts. El profesor asociado Luis Dorfmann, de ingeniería civil y ambiental, y el profesor auxiliar visitante Gary Leisk, de ingeniería industrial, supervisarán las pruebas de materiales y el modelado de las del proyecto, y la profesora auxiliar Valencia Joyner, de ingeniería eléctrica y computación, y Sonkusale, dirigirán el diseño y la producción de sensores y de circuitos integrados de material blando.

Fuente: Nanotech Wire. Aportado por Eduardo J. Carletti