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Jul 09, 2023

Robot lombriz de tierra bioinspirado: ¿un droide para buscar vida planetaria bajo la superficie?

Investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnología) en Génova han creado un nuevo robot blando inspirado en la biología de las lombrices de tierra, que es capaz de gatear gracias a suaves

Investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnología) en Génova han creado un nuevo robot blando inspirado en la biología de las lombrices de tierra, que es capaz de arrastrarse gracias a actuadores blandos que se alargan o comprimen cuando el aire pasa a través de ellos o se Sacado. El prototipo ha sido descrito en la revista internacional Scientific Reports of the Nature Portfolio y es el punto de partida para desarrollar dispositivos para la exploración subterránea, pero también para operaciones de búsqueda y rescate en espacios confinados y la exploración de otros planetas.

Investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnología) en Génova han creado un nuevo robot blando inspirado en la biología de las lombrices de tierra, que es capaz de arrastrarse gracias a actuadores blandos que se alargan o comprimen cuando el aire pasa a través de ellos o se Sacado. El prototipo ha sido descrito en la revista internacional Scientific Reports of the Nature Portfolio y es el punto de partida para desarrollar dispositivos para la exploración subterránea, pero también para operaciones de búsqueda y rescate en espacios confinados 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 moverse y explorar diferentes entornos. Algunos de sus movimientos también son similares a los de las raíces de las plantas.

Inspirándose en la naturaleza y, al mismo tiempo, revelar nuevos fenómenos biológicos mientras se desarrollan nuevas tecnologías es el principal objetivo del laboratorio de robótica BioInspired Soft, coordinado por Barbara Mazzolai, y este robot con forma de lombriz es el último invento de su grupo.

La creación de un robot parecido a una lombriz fue posible gracias a una profunda comprensión y aplicación de la mecánica de locomoción de las lombrices. Utilizan contracciones alternas de 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 (metámeras) tienen una cantidad específica de líquido que controla la presión interna para ejercer fuerzas y realizar patrones de movimiento independientes, localizados y variables.

Los investigadores del IIT han estudiado la morfología de las lombrices de tierra y han encontrado una manera de imitar sus movimientos musculares, sus cámaras celómicas de volumen constante y la función de sus pelos en forma de cerdas (setas) mediante la creación de soluciones robóticas suaves.

El equipo desarrolló un actuador peristáltico blando (PSA) que implementa los movimientos musculares antagonistas de las lombrices de tierra; desde una posición neutral, se alarga cuando se bombea aire y se comprime cuando se extrae aire. Todo el cuerpo del robot lombriz está formado por cinco módulos PSA conectados en serie entre sí. El prototipo actual mide 45 cm de largo y pesa 605 gramos.

Cada actuador tiene una piel elastomérica que encapsula una cantidad conocida de líquido, imitando así el volumen constante de líquido celómico interno de las lombrices de tierra. El segmento de lombriz se acorta longitudinalmente y se ensancha circunferencialmente y ejerce fuerzas radiales a medida que los músculos longitudinales de una cámara individual de volumen constante se contraen. De manera antagónica, el segmento se vuelve más largo a lo largo del eje anteroposterior y más delgado circunferencialmente con la contracción de los músculos circunferenciales, lo que genera fuerzas de penetración a lo largo del eje.

Cada actuador individual demuestra un alargamiento máximo de 10,97 mm a 1 bar de presión positiva y una compresión máxima de 11,13 mm a 0,5 bar de presión negativa, único en su capacidad de generar fuerzas tanto longitudinales como radiales en un único módulo de actuador.

Para impulsar el robot sobre una superficie plana, se colocaron pequeñas almohadillas de fricción pasivas inspiradas en las setas de las lombrices de tierra en la superficie ventral del robot. El robot demostró una locomoción mejorada con una velocidad de 1,35 mm/s.

Este estudio no sólo propone un nuevo método para desarrollar un robot blando peristáltico parecido a una lombriz de tierra, sino que también proporciona una comprensión más profunda de la locomoción desde una perspectiva bioinspirada en diferentes entornos. Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son enormes, incluida la exploración subterránea, la excavación, las operaciones de búsqueda y rescate en entornos subterráneos y la exploración de otros planetas. Este robot blando excavador bioinspirado es un importante paso adelante en el campo de la robótica blanda y abre la puerta a nuevos avances en el futuro.

Un robot blando modular parecido a una lombriz de tierra para la locomoción en entornos multiterreno, Scientific Reports (acceso abierto)

Astrobiología

Cofundador de SpaceRef, miembro del Explorers Club, ex-NASA, equipos visitantes, periodista, espacio y astrobiología, escalador caído.