Investigadores transforman un defecto en una superpotencia para robots

Un equipo de investigación liderado por Dr. Lin Cao de la Universidad de Sheffield ha reimaginado uno de los defectos más persistentes en la robótica como una característica innovadora. Este avance permite a los robots blandos moverse, transformarse e incluso "crecer" con una destreza sin precedentes.

El estudio, publicado en Science Advances, introduce el concepto de Hysteresis-Assisted Shape Morphing (HasMorph), que podría revolucionar el diseño de robots flexibles para aplicaciones en medicina, industria y respuesta a desastres.

De 'más motores' a 'movimiento más inteligente'

Tradicionalmente, los robóticos han creído que para lograr un movimiento más ágil, los robots necesitan más actuadores, similar a añadir más cuerdas a un títere. Sin embargo, esto hace que los robots sean voluminosos, costosos y difíciles de controlar.

El equipo del Dr. Cao adoptó una perspectiva radicalmente diferente: ¿y si menos actuadores pudieran hacer más, aprovechando un comportamiento mecánico natural que los ingenieros suelen intentar eliminar: la histeresis? La histeresis ocurre cuando el movimiento de un sistema no sigue exactamente su trayectoria al revertir las fuerzas, como el pequeño retraso entre el cambio de dirección de engranajes debido al juego entre los dientes del engranaje. "En lugar de luchar contra este efecto, decidimos utilizarlo", comentó el Dr. Cao. "La histeresis puede ser aprovechada para hacer que los robots recuerden sus formas anteriores y realicen movimientos complejos con una mínima activación."

Tres avances en un solo concepto

1. Invertir la mentalidad: El equipo convirtió la histeresis de un defecto del sistema en una ventaja de diseño, utilizándola para crear cambios de forma controlables y estables en robots blandos.
2. El paradigma de actuacion HasMorph: Con solo dos tendones, el robot puede controlar múltiples secciones de flexión de manera independiente, logrando miles de millones de formas posibles. Esto representa un cambio importante respecto al enfoque convencional de "más motores para más destreza".
3. Transformación de forma reversible para robots en crecimiento: Al combinar HasMorph con un robot blando que se extiende en la punta como una planta, el equipo habilitó el control ágil tanto de la forma como de la dirección de crecimiento. El robot puede crecer hacia adelante, esquivar obstáculos, seguir la trayectoria exacta de su punta y hasta acortarse desde la punta, una capacidad muy buscada en el campo.

Importancia del avance

Esta combinación de simplicidad e inteligencia en el movimiento abre nuevas posibilidades en varios campos:

• Cirugía mínimamente invasiva: Un endoscopio robótico delgado podría navegar sin fricción dentro del cuerpo, evitando tejidos sanos para alcanzar órganos objetivo de manera segura y precisa.
• Búsqueda y rescate: Los robots podrían moverse a través de estructuras colapsadas o escombros para localizar sobrevivientes.
• Inspección de tuberías y estructuras: Los robots podrían explorar espacios confinados y sinuosos sin necesidad de mecanismos voluminosos o múltiples motores.

"Para los pacientes, esto podría significar procedimientos más seguros y menos traumáticos", afirmó el Dr. Cao. "Para los robóticos, HasMorph es un cambio de paradigma: demuestra que un movimiento más ágil no siempre significa más motores. Significa diseñar de manera más inteligente."