'Robots sin cerebro' que se mueven al unísono funcionan solo con aire

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford presentó una nueva clase de robots suaves que funcionan sin necesidad de electrónica, motores o computadoras, utilizando únicamente presión de aire. Este avance, publicado en la revista Advanced Materials, demuestra que estos "robots fluidos" son capaces de generar movimientos rítmicos complejos y sincronizar sus acciones de manera automática.

El profesor Antonio Forte, del Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Oxford y líder del RADLab, expresó: "Estamos emocionados de ver que las máquinas sin cerebro pueden generar comportamientos complejos de manera espontánea, descentralizando las tareas funcionales y liberando recursos para tareas más inteligentes".

Los investigadores se inspiraron en la naturaleza, donde las partes del cuerpo a menudo desempeñan múltiples funciones y el comportamiento sincronizado puede surgir sin control central. La innovación clave fue el desarrollo de un componente modular pequeño que utiliza presión de aire para realizar tareas mecánicas, similar a cómo un circuito electrónico utiliza corriente eléctrica. Dependiendo de su configuración, este bloque puede:

Actuar (moverse o deformarse) en respuesta a cambios en la presión de aire, funcionando como un músculo.
Detectar cambios de presión o contacto, similar a un sensor táctil.
Conmutar el flujo de aire entre estados de encendido/apagado, como una válvula o una puerta lógica.

Los investigadores construyeron robots de mesa, aproximadamente del tamaño de una caja de zapatos, que podían saltar, temblar o arrastrarse. En una configuración particular, cada unidad individual puede combinar automáticamente los tres roles a la vez, generando movimiento rítmico de forma autónoma una vez que se aplica presión constante. Cuando varias de estas unidades responsivas se conectan, sus movimientos comienzan a sincronizarse de manera natural, sin control o programación por computadora.

Estos comportamientos se utilizaron para crear un robot agitador, capaz de clasificar cuentas en diferentes contenedores al inclinar una plataforma giratoria, y un robot arrastrador, que podía detectar el borde de una mesa y detenerse automáticamente, evitando caídas. En cada caso, los movimientos coordinados se lograron completamente de manera mecánica, sin control electrónico externo.

El autor principal, Dr. Mostafa Mousa, también del Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Oxford, comentó: "Esta coordinación espontánea no requiere instrucciones predeterminadas, sino que surge puramente de la forma en que las unidades están acopladas entre sí y de su interacción con el entorno".

El comportamiento sincronizado solo se observa cuando los robots están conectados y en contacto con el suelo. Los investigadores utilizaron un marco matemático llamado modelo de Kuramoto, que describe cómo las redes de osciladores pueden sincronizarse, para explicar este comportamiento. Esto reveló que el movimiento complejo y coordinado puede surgir en los robots puramente de su diseño físico cuando están acoplados mecánicamente a través del entorno.

El Dr. Mousa añadió: "Así como las luciérnagas pueden comenzar a parpadear al unísono tras observarse entre sí, las extremidades de los robots impulsadas por aire también entran en ritmo, pero en este caso a través del contacto físico con el suelo en lugar de señales visuales. Este comportamiento emergente se ha observado previamente en la naturaleza, y este nuevo estudio representa un gran avance hacia robots programables y autointeligentes".

Aunque los robots suaves desarrollados están actualmente a escala de mesa, los investigadores afirman que los principios de diseño son independientes de la escala. En un futuro cercano, planean investigar estos sistemas dinámicos para construir locomotores desatados y energéticamente eficientes, lo que sería un paso hacia el despliegue a gran escala de estos robots en entornos extremos donde la energía es escasa y se necesita adaptabilidad.

El profesor Forte concluyó: "Codificar la toma de decisiones y el comportamiento directamente en la estructura física del robot podría llevar a máquinas adaptativas y reactivas que no necesitan software para 'pensar'. Esto representa un cambio de 'robots con cerebros' a 'robots que son su propio cerebro'. Esto los hace más rápidos, eficientes y potencialmente mejores para interactuar con entornos impredecibles".