Los científicos han hecho un gran avance en la robótica: un robot que cambia de forma y puede alternar entre los estados líquido y metálico para navegar en entornos complicados sin comprometer la fuerza. Debido a que pueden ser tanto blandos como duros, los pequeños robots inspirados en pepinos de mar pueden superar las limitaciones de los robots que son sólo lo uno o lo otro y, por lo tanto, tienen el potencial de proporcionar una mayor utilidad en áreas como el ensamblaje de productos electrónicos e incluso aplicaciones médicas. Los investigadores hicieron que los robots atravesaran carreras de obstáculos, retiraran o entregaran objetos a un modelo del estómago humano e incluso se licuaran para escapar de una jaula antes de volver a su forma humanoide original.
“Dar a los robots la capacidad de cambiar entre estado líquido y sólido les otorga más funcionalidad”, dice el ingeniero Chengfeng Pan de la Universidad China de Hong Kong en China.
Hay muchos usos potenciales para los pequeños robots que pueden moverse por lugares demasiado pequeños o complicados para que los humanos los manejen con herramientas típicas, desde trabajos de reparación meticulosos hasta la administración de medicamentos específicos. Pero los materiales duros no son los mejores para navegar en espacios confinados o en ángulos estrechos, mientras que los robots blandos y más flexibles tienden a ser débiles y más difíciles de controlar.
Para encontrar un compromiso, un equipo de investigadores dirigido por Pan y su colega, Qingyuan Wang de la Universidad Sun Yat-sen en China, recurrió a la naturaleza como fuente de inspiración. Animales como los pepinos de mar pueden alterar la rigidez de sus tejidos para mejorar la capacidad de carga y limitar el daño físico, mientras que los pulpos pueden alterar la rigidez de sus brazos para camuflarse, manipular objetos y moverse.
Para diseñar un robot que pueda hacer algo similar, los investigadores necesitaban un material no tóxico que pudiera cambiar fácilmente entre estados blandos y rígidos a temperatura ambiente. Se convirtieron en galio, un metal blando que tiene un punto de fusión de 29,76°C a presión estándar, solo unos pocos grados por debajo de la temperatura media del cuerpo humano. Puedes derretir galio simplemente sosteniéndolo en tu mano.
Los investigadores incrustaron una matriz de galio con partículas magnéticas, creando lo que ellos llaman una “máquina de transición de fase sólido-líquido magnetoactiva”.
“Las partículas magnéticas aquí tienen dos funciones”, dice el ingeniero mecánico Carmel Majidi de la Universidad Carnegie Mellon, uno de los autores principales del artículo del equipo.
“Una es que hacen que el material responda a un campo magnético alterno, por lo que puede, a través de la inducción, calentar el material y provocar el cambio de fase. Pero las partículas magnéticas también dan a los robots movilidad y la capacidad de moverse en respuesta a la campo magnético.”
Después de probar para ver si la transición de sólido a líquido era reversible (lo era), los investigadores sometieron a sus pequeños robots a una serie de pruebas. Los robots podrían saltar sobre pequeños fosos, escalar obstáculos e incluso dividirse para realizar tareas cooperativas moviendo objetos antes de recombinarse y solidificarse. Incluso tenían una pequeña versión humanoide, con forma de figura de Lego, que se derritió para escapar de una pequeña celda de la prisión, se filtró a través de los barrotes y se volvió a formar en el otro lado en homenaje a una escena de la película Terminator 2.
A continuación, el equipo investigó aplicaciones prácticas. Crearon un modelo de un estómago humano e hicieron que el robot engullera y extrajera un pequeño objeto contenido en él (una forma útil, uno se imagina, de extraer baterías tragadas, por ejemplo) y luego realizar la operación inversa, entregando un objeto de la manera el equipo espera que pueda entregar drogas.
Para la reparación de circuitos, los robots podrían navegar y fundirse en los circuitos para actuar como conductor y soldadura; e incluso actuar como un sujetador, rezumando en los casquillos de los tornillos roscados y solidificándose, realizando la función de un tornillo sin que alguien necesite fijarlo en su lugar. Para aplicaciones del mundo real, la máquina de transición de fase necesitaría algunos ajustes. Por ejemplo, debido a que el cuerpo humano tiene un punto de fusión más alto que el del galio puro, un robot diseñado con fines biomédicos podría tener una matriz de aleación a base de galio que elevaría el punto de fusión manteniendo la funcionalidad. Eso, dicen los investigadores, aún no se ha investigado en detalle.
“El trabajo futuro debería explorar más a fondo cómo estos robots podrían usarse dentro de un contexto biomédico”, dice Majidi.
“Lo que estamos mostrando son solo demostraciones únicas, pruebas de concepto, pero se requerirán muchos más estudios para profundizar en cómo esto podría usarse realmente para la administración de medicamentos o para eliminar objetos extraños”.
La investigación ha sido publicada en Matter.
Fuente: Science Alert.
