La Singularidad Desnuda

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Robots flexibles y manipuladores biomiméticos

Posted by Carlos en marzo 28, 2009

Uno de los clichés de la ciencia-ficción es la del robot metálico. La literatura y el cine nos han dejado la imagen de robots de inimaginables formas (androides, insectoides, cefalopoides, …) pero que en fondo son simplemente mecanos articulados más o menos complejos. Por supuesto, los cyborgs y otros híbridos biomecánicos también han sido considerados, pero en muchas ocasiones vienen a caer en el mismo saco que los anteriores (véase por ejemplo Terminator). Típicamente estos robots tienen por un lado la ventaja en durabilidad y fuerza que su solidez estructura les proporciona, pero por otro lado la desventaja que su tamaño o rigidez les causa. Una excepción interesante podría ser el T-1000, con su estructura de “polialeación mimética”, pero éste es un caso un tanto extremo. La cuestión básica, centrándonos ya en el mundo real y en las posibles aplicaciones a las que un robot podría dedicarse, es que es concebible que en ciertas circunstancias sea preferible la flexibilidad aun a costa de perder tenacidad.

sentinel

En general un robot sin estructura rígida sería deseable en escenarios en los que haya que manejarse en un entorno muy reducido o irregular, y en los que la destreza en manipular objetos del entorno sea básica. Por ejemplo, en la exploración del fondo marino. Un robot de estas características es indudablemente un desafío ingenieril en el que como en muchas otras ocasiones puede buscarse la ayuda de la Madre Naturaleza, aunque sólo sea como fuente de inspiración. En este caso, un muy buen ejemplo lo constituyen los pulpos y su fenomenal anatomía. Todo el que en alguna ocasión los haya degustado (y más aún si además los ha cocinado) habrá apreciado la consistencia de sus extremidades, sin esqueleto interno pero dotadas de cuatro músculos longitudinales que recorren el tentáculo de extremo a extremo, así como de músculos transversales que rodean a un nervio central. Puede verse un análisis de esta estructura y de su respuesta neurofisiológica en un trabajo titulado

realizado por Henry Matzner et al. y publicado en el Journal of Neurophysiology. Una de las características más destacadas de esta estructura anatómica es su respuesta biomecánica, que guarda cierta similaridad con la de otros hidrostatos musculares como puede ser la lengua de los mamíferos. Básicamente mantienen en todo momento su volumen constante, lo que además de la intuitiva relación de contracción/extensión en músculos antagonistas de la extremidad quiere decir que cuando se produce una elongación de la misma se reduce su grosor, y viceversa, al realizar una contracción longitudinal aumenta la sección transversal, lo que permite una amplificación de la fuerza muscular. Puede verse un análisis detallado de esta dinámica en un trabajo titulado

realizado por William Kier y Kathleen Smith, y publicado en el Zoological Journal of the Linnean Society. Además de fuerza y destreza, esta anatomía dota a los pulpos de gran flexibilidad y maniobrabilidad, como puede verse en el vídeo inferior.

No es de extrañar que la comunidad científica haya puesto sus ojos en este modelo con vistas a su implementación en robots flexibles. Esto es precisamente lo que un grupo de científicos italianos está intentando abordar en los últimos tiempos. Hace un par de años publicaron en la 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, un trabajo titulado

en el que intentaban proporcionar una caracterización biomecánica de la citada estructura muscular. Este análisis se ha sustanciado este año en otro trabajo en el que ya proponen un posible diseño robótico para el mismo. Dicho diseño se basa en el empleo de cilindros de goma de silicona para los músculos longitudinales, intercalados con otros de un polímero electroactivo (concretamente un elastómero dieléctrico) que reacciona a las corrientes eléctricas contrayéndose. De esta forma se pueden conseguir los movimientos de torsión en la extremidad. La figura inferior muestra un diagrama explicativo.

Italian Institute of Technology

Credit: Italian Institute of Technology

El artículo en el que han descrito este diseño se titula

y ha sido publicado en Bioinspiration and Biomimetics. Habrá que esperar a la primera implementación del diseño para ver si de veras puede dar de sí lo que promete.

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3 comentarios to “Robots flexibles y manipuladores biomiméticos”

  1. fcofdez said

    Muy bonito tema, este de los pulpos. Porque además de buen ejemplo como sistema biomecánico, hay otro aspecto importante que no podemos olvidar: su inteligencia.

    Lamentablemente, estamos acostumbrados a una única vara de medir: la nuestra; y así comparamos las diferentes inteligencias terrenales con la del ser humano a la hora de calificar.

    Pero cuidado, la inteligencia del pulpo es descomunal: tienen la capacidad de controlar individualmente cada célula de su piel, y así, adoptar texturas y colores acordes con el entorno en que quieren pasar desapercibidos. Podría alguien comparar esto al camaleón, craso error. El pulpo es capaz de actuar individualmente sobre cada célula independientemente, como si de píxeles de una pantalla TFT se tratara.

    ¿Será posible un día imitar esto también en nuestro futuros robots?

  2. Carlos said

    Efectivamente, son muy inteligentes (a un amigo mío le da cierto “repelús” comer pulpo o calamares precisamente por esto). Hay un artículo curioso (de New Scientist originalmente) sobre este tema de la inteligencia neocoleoideal.

    Es interesante que por lo que parece su forma de pensar (la de los pulpos, calamares y sepias) es muy diferente de la de los mamíferos con habilidades parecidas, así que posiblemente lo mejor para imitarla sería dejar a la evolución hacer su trabajo (algorítmicamente hablando).

  3. PECE said

    Esta noticia quizá te interese:
    http://www.fayerwayer.com/2008/08/robot-controlado-por-el-cerebro-de-raton/
    Es bastante antigua, aunque hoy la he visto en las noticias, se ve que no debe de haber muchas guerras, terremotos o escándalos financieros para que la hayan puesto de relleno.
    Aún así no deja de sorprender.

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