Mientras una parte de la ingeniería mecánica se centra en la robótica convencional, máquinas duras y flexibles con inteligencia artificial (IA) desarrollada a partir de computación tradicional, otra va más allá y sueña con las “mecánicas blandas”, formadas más por componentes casi biológicos pero sintéticos y adheridas a las nuevas IA.

Imagen de portada: CU Boulder

Investigadores de la Colorado University Boulder han desarrollado músculos sintéticos capaces de sentir y repararse a sí mismos para robots humanoides cuya estructura imite a entes biológicos, es decir, “blandos” y capaces de regenerarse en lugar de basarse en estructuras metálicas o de materiales duros derivados, la robótica tradicional. El potencial de este tipo de máquinas es inmenso por el abanico de aplicaciones, ya que podrían adaptarse mucho más eficientemente a entornos dinámicos que máquinas preconcebidas. De hecho intentan imitar el comportamiento de un ser biológico.

La robótica blanda tendría mucho más sentido práctico para interactuar con humanos, tanto por tamaño como por la posible filiación psicológica ante diseños más cercanos a lo humano. La robótica tradicional es más tosca y, por decirlo de una manera común que se pueda entender, “amorfa” y obrera. Es pura mecánica siguiendo el modelo tradicional de la máquina derivada de la Revolución Industrial. Pero siempre han tenido un problema, la incapacidad para emular los tejidos blandos dinámicos de un ser vivo. Especialmente los que hacen que un animal “funcione” mecánicamente: músculos, tendones, ligamentos… Al menos ahora puede que sí.

Lo que han desarrollado el Grupo de Investigación Keplinger en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de CU Boulder, a nivel de laboratorio, como acción pionera sin que tenga todavía repercusión tecnológica, es lo más parecido que existe a un músculo artificial con la capacidad de regeneración (como un sistema celular) y de adaptarse a cualquier forma mediante la expansión y contracción de sus fibras. Y lo más importante, con materiales a bajo coste. Además son capaces de tener sensibilidad sobre sus propios movimientos, como un gran sistema natural con nervios.

La nueva mecánica se basa en los actuadores HASEL (Hydraulically Amplified Self-healing Electrostatic), que eliminan de golpe los motores mecánicos, los pistones y toda la esquemática básica de la robótica convencional. El resultado son músculos artificiales para crear máquinas e incluso para crear miembros protésicos. El grupo ha publicado tres diseños diferentes en Science y Science Robotics que siguen ese mismo modelo HASEL. Y todos tienen en común algo tan sencillo como imitar a la Naturaleza: el músculo biológico.

La presentación indica que “los actuadores HASEL hacen sinergia de las fuerzas de los actuadores electrostáticos suaves y fluídicos blandos, y así combinan versatilidad y rendimiento como ningún otro músculo artificial […]. Al igual que los músculos biológicos, los actuadores HASEL pueden reproducir la adaptabilidad de un brazo de pulpo, la velocidad de un colibrí y la fuerza de un elefante”.

Uno de los diseños, por ejemplo, combina sustancias que son electrificadas para moldear una superficie blanda y darle una forma concreta: una cubierta de elastómero con forma de rosquilla llena de un líquido aislante conectada a su vez a dos electrodos opuestos, los cuales, al aplicar el voltaje, modulan el líquido y altera la forma a voluntad. El mismo proceso se aplica en otro para algo mucho más obvio: electrificar sustancias que generan un agarre fijo sobre una superficie y son capaces de moverlo, levantarlo o bajarlo siguiendo órdenes.