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| Robot blando inspirado en lombrices de tierra para futuras exploraciones subterráneas. Crédito: Instituto Italiano de Tecnología |
La locomoción robótica en entornos subterráneos sigue sin resolverse. Requiere diseños y estrategias innovadores para superar los retos de excavar y moverse en condiciones desestructuradas con alta presión y fricción a profundidades de pocos centímetros.
Ahora, un equipo de investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnología) de Génova ha realizado un nuevo robot blando inspirado en la biología de las lombrices de tierra. El robot puede arrastrarse gracias a unos actuadores blandos que se alargan o aprietan cuando el aire pasa a través de ellos o es aspirado. El robot bioinspirado podría utilizarse para la exploración subterránea, las operaciones de búsqueda y rescate en espacios reducidos y la exploración de otros planetas.
La naturaleza ofrece muchos ejemplos de animales, como serpientes, lombrices de tierra, caracoles y orugas, que utilizan tanto la flexibilidad de sus cuerpos como la capacidad de generar ondas físicas viajeras a lo largo de su cuerpo para desplazarse y explorar distintos entornos.
Los excavadores naturales, como las lombrices de tierra, son totalmente blandos y poseen un esqueleto hidrostático. Utilizan contracciones alternas de las capas musculares para impulsarse tanto por debajo como por encima de la superficie del suelo generando ondas peristálticas retrógradas. Los segmentos individuales de su cuerpo (metámeros) tienen una cantidad específica de fluido que controla la presión interna para ejercer fuerzas y realizar patrones de movimiento independientes, localizados y variables.
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| El robot muestra sus capacidades de excavación en un medio granular. Crédito: Instituto Italiano de Tecnología |
El equipo de investigación, dirigido por la profesora Barbara Mazzolai, se propuso reproducir ese mecanismo en un robot. Los investigadores del IIT han estudiado la morfología de las lombrices de tierra y han encontrado la manera de imitar sus movimientos musculares, sus cámaras celómicas de volumen constante y la función de sus pelos en forma de cerdas (setae) creando soluciones robóticas blandas.
El prototipo actual mide 45 cm de largo y pesa 605 gramos. Todo el cuerpo de la lombriz robótica está formado por cinco actuadores blandos peristálticos (PSA) conectados que implementan los movimientos musculares antagónicos de las lombrices de tierra. Desde una posición neutra, se alarga cuando se bombea aire en su interior y se comprime cuando se extrae aire de él. Cada actuador tiene una piel elastomérica que encapsula una cantidad conocida de fluido, imitando así el volumen constante de fluido celómico interno de las lombrices de tierra. El segmento de lombriz se acorta longitudinalmente y se ensancha circunferencialmente, y ejerce fuerzas radiales al contraerse los músculos longitudinales de una cámara individual de volumen constante.
Para propulsar el robot sobre una superficie plana, se fijaron a su superficie ventral pequeñas almohadillas de fricción pasiva inspiradas en las setas de las lombrices de tierra. El robot demostró una locomoción mejorada con una velocidad de 1,35 mm/s.
Según los investigadores, las aplicaciones potenciales de esta tecnología son vastas, entre ellas la exploración subterránea, la excavación, las operaciones de búsqueda y rescate en entornos subterráneos y la exploración de otros planetas.
Fuentes, créditos y referencias: