Inspirados en el origami, científicos construyeron un músculo artificial que levanta mil veces su propio peso

Los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Harvard desarrollaron una variedad de músculos artificiales inspirados en el origami que pueden levantar hasta mil veces su propio peso y, sin embargo, ser lo suficientemente hábiles para tomar y levantar una flor delicada.

Los dispositivos, descritos en Proceedings of the National Academy of Sciences, ofrecen una nueva forma de dar a los robots blandos una gran fuerza que podría usarse en todas partes, desde el interior de nuestros cuerpos hasta el espacio exterior.

Históricamente, los robots han sido construidos de metal y otros materiales duros, porque ello les da fuerza. Pero también deben estar hechos de partes blandas y flexibles para acceder a lugares difíciles de alcanzar, navegar en entornos impredecibles e interactuar de forma segura con las personas (consideremos, por ejemplo, los peligros de estrechar la mano de un robot con un agarre de acero).

Por ello, los científicos han tratado cada vez más de hacer robots con partes blandas. Anteriormente, esas porciones quedaban relegadas a la parte externa de un robot duro, esencialmente como un relleno. Pero los investigadores están construyendo cada vez más robots cuyas otras secciones cruciales sean suaves, y llegaron incluso a fabricar uno inspirado en los pulpos.

“Nos han interesado los robots blandos durante mucho tiempo porque son seguros, compatibles, y porque pueden hacer frente a la incertidumbre”, expresó la experta en robótica Daniela Rus, directora del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT y una de las autores principales del estudio. “Son muy robustos y fáciles de controlar, relativamente hablando”.

Pero ha habido un gran inconveniente para estas criaturas de cuerpo blando: a diferencia de las hechas de materiales duros, éstas no eran exactamente buenas para manejar cargas.

“Lo que queremos son robots blandos, seguros y compatibles pero que tengan fuerza, que reúnan las propiedades que ahora se pueden lograr con sistemas de cuerpo duro”, explicó Rus. “De esta manera tenemos lo mejor de ambos mundos”.

Rus y sus colegas resolvieron este problema recurriendo a técnicas de origami, que recientemente demostraron ser útiles para fabricar muchos tipos de robots (uno de ellos, RoboBee, fue iniciado por otro autor principal del informe, Robert Wood, de Harvard). Las técnicas de origami tienen el potencial de producir muchos diseños complejos a bajo costo porque usan pequeñas cantidades de material y procesos sorprendentemente simples.

Para este trabajo, los científicos usaron dichas técnicas para crear estructuras parecidas a los músculos, que podrían dar flexibilidad a las extremidades pero aún así permitir que estos se muevan sin necesidad de partes duras.

Diseñaron estructuras plegadas concebidas puntualmente para acortar, curvar, torcer o doblar en formas específicas cuando se comprimen. Los investigadores sellaron esas estructuras largas plegadas en una bolsa de “piel” polimérica y las llenaron con aire u otro fluido. Cuando el vacío succionó el fluido, la estructura de origami se comprimió, contorsionándose en la forma determinada por sus patrones de plegado.

Brazo robótico parecido a una serpiente, con una pinza similar a una flor, impulsada por una sola fuente de vacío. Shuguang Li.

Los músculos podrán ser artificiales, pero los experimentos demuestran que son ciertamente fuertes. Shuguang Li.

Los investigadores descubrieron que algunos músculos de origami pueden reducirse a una décima parte de su tamaño original, o levantar hasta mil veces su propio peso. Además, podrían producir aproximadamente seis veces más fuerza por unidad de área que los músculos de mamíferos.

Cada patrón de pliegues sólo puede moverse de una manera, pero Rus afirmó que se podrían unir muchos patrones diferentes para crear un robot multifuncional, una suerte de ‘navaja suiza’ de origami.

Estas extremidades robóticas podrían usarse a escalas diminutas, tal vez para hacer reparaciones dentro de nuestros cuerpos. También podrían ser útiles a gran escala, como para construir en el espacio exterior. Podrían habilitar exoesqueletos portátiles para levantar objetos pesados, o ser enviadas a explorar ambientes de aguas profundas. Incluso podrían hacer las tareas más mundanas, como levantar un cartón de leche pesado o un racimo de uvas sin aplastarlas.

Una prueba de concepto a escala más humana podría ser el siguiente paso en la lista de construcción. “Quiero hacer un elefante”, dijo Rus, entre risas. “O tal vez un bebé elefante”.

Traducción: Valeria Agis

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