Los océanos esconden algunas de las soluciones más sofisticadas que la naturaleza ha desarrollado y son una fuente inagotable de inspiración para la robótica del futuro. La unidad de investigación de Robótica Blanda Bioinspirada, coordinada por Barbara Mazzolai, directora asociada de robótica del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), ha desarrollado un brazo robótico blando inspirado en el pulpo que, gracias a la tecnología integrada en sus ventosas artificiales, es capaz de detectar el contacto, estimar la intensidad y la dirección de la fuerza aplicada y agarrar objetos de forma autónoma, incluso en entornos complejos como el submarino. El estudio, publicado en Nature Machine Intelligence, representa un avance significativo en el campo de la robótica blanda. El dispositivo es uno de los primeros ejemplos de un manipulador blando equipado con sensores táctiles integrados en las ventosas, lo que permite la manipulación autónoma mediante el tacto.
El laboratorio de Robótica Blanda Bioinspirada del IIT se basa en dos elementos clave: la robótica blanda y la bioinspiración. El término “robótica blanda” se refiere a materiales flexibles y estructuras deformables —alternativas a las estructuras más rígidas utilizadas en la robótica tradicional— que permiten una interacción más natural con el entorno y con los seres humanos. La bioinspiración, por otro lado, consiste en el estudio de sistemas y mecanismos biológicos presentes en la naturaleza para desarrollar nuevas tecnologías innovadoras. El laboratorio dirigido por Mazzolai es reconocido internacionalmente como pionero en este campo. El dispositivo desarrollado por el IIT está inspirado en el pulpo, un animal conocido por su extraordinaria capacidad para manipular objetos gracias a sus brazos flexibles equipados con ventosas sensibles y un sistema nervioso distribuido, en el que se procesa una gran cantidad de información directamente dentro de los brazos.
Partiendo de la investigación inspirada en los pulpos
Este hito forma parte de un esfuerzo de investigación más amplio dedicado al desarrollo de brazos robóticos inspirados en el pulpo. En estudios recientes, investigadores del IIT desarrollaron herramientas computacionales para identificar la disposición óptima de los cables dentro de un brazo flexible, con el fin de reproducir movimientos naturales utilizando la menor cantidad posible de actuadores.
Posteriormente, desarrollaron innovadores endoesqueletos blandos impresos en 3D que permiten implementar físicamente estas complejas trayectorias tridimensionales dentro del cuerpo robótico, manteniendo al mismo tiempo una gran suavidad y una sencillez de fabricación. Con este último estudio, el equipo de investigación ha dado un paso más allá, traduciendo la singular estrategia biológica del pulpo en una arquitectura robótica que combina la detección táctil distribuida y el control descentralizado.
Cómo funciona el brazo robótico
El prototipo de brazo robótico está equipado con ventosas artificiales de silicona que incorporan sensores ópticos miniaturizados desarrollados mediante modelos matemáticos. Cuando una ventosa entra en contacto con un objeto, la deformación de la estructura altera el reflejo de la luz emitida por los LED internos. De esta forma, el sistema puede estimar la intensidad y la dirección de la fuerza aplicada.
La información captada por los sensores es procesada por un sistema de control que coordina tanto las ventosas individuales —capaces de reaccionar rápidamente activando la adhesión— como los movimientos generales del brazo, como la flexión, la torsión y el enrollamiento, lo que permite al robot sujetar objetos de forma eficaz y adaptativa. El sistema puede detectar incluso estímulos muy débiles y funcionar tanto en el aire como bajo el agua.
Diseño modular y usos futuros
“Al integrar sensores y procesamiento de señales directamente en las ventosas, el brazo reacciona al contacto en tiempo real y con precisión, sin depender de un control centralizado. El resultado es un sistema escalable y robusto diseñado para operar en entornos complejos, incluso bajo el agua”, comenta Emanuela Del Dottore, primera autora del estudio.
El sistema es altamente modular: el número y la disposición de las ventosas a lo largo del brazo se pueden modificar fácilmente según las necesidades específicas. Esta flexibilidad permite adaptar el robot a diferentes requisitos de aplicación, optimizando tanto los puntos de agarre como la capacidad de percibir el entorno.
“Nos inspiramos en el pulpo para desarrollar un sistema robótico en el que la percepción y la acción se integran y distribuyen por todo el cuerpo. Este enfoque permite que el robot interprete el contacto y adapte su agarre de forma autónoma, sencilla y natural”, explica Mazzolai, investigador principal del laboratorio de Robótica Blanda Bioinspirada y director asociado de robótica del IIT.
Las posibles aplicaciones abarcan desde la manipulación de objetos frágiles y sistemas biológicos en entornos subacuáticos hasta la inspección y el mantenimiento en entornos industriales y naturales hostiles. El equipo trabajará para ampliar la gama de objetos que el brazo puede sujetar y aumentar su capacidad de carga útil, lo que hará que el sistema sea aún más adaptable a diferentes aplicaciones y allanará el camino para robots capaces de operar en entornos complejos y de difícil acceso.
Fuente: Tech Xplore.
