Los nuevos músculos artificiales son capaces de coger con delicadeza objetos tan frágiles como una frambuesa (Keplinger Lab / University of Colorado Boulder)
- Hechos de materiales flexibles y económicos, podrían revolucionar la forma de moverse de las máquinas
Un equipo de investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder ha inventado un nuevo tipo de músculos artificiales más potentes y resistentes que sus equivalentes biológicos. Según publican hoy en dos artículos en las revistas Science y Science Robotics , están fabricados con materiales muy económicos –su coste oscila entre los diez centavos y los tres dólares– y tienen el potencial para ser tan versátiles como los músculos de los animales, que pueden proporcionar desde la precisión milimétrica de las manos de un cirujano hasta la fuerza bruta de un caballo de tiro. Aplicados en robótica, podrían revolucionar la forma de moverse de los robots médicos e industriales y abrir la vía a nuevos tipos de prótesis más parecidas a las extremidades humanas.
Los nuevos dispositivos, que reciben el nombre de actuadores HASEL –los actuadores son piezas robóticas capaces de moverse– están formados por envoltorios flexibles de plástico o silicona rellenos de un aceite vegetal, por ejemplo de colza, y recubiertos de un hidrogel que conduce la electricidad. Al recibir una descarga el aceite, que es aislante eléctrico, se desplaza y provoca que el músculo se deforme, lo que genera la contracción.
Los nuevos músculos artificiales podrían revolucionar la forma de moverse de los robots médicos e industriales y abrir la vía a nuevos tipos de prótesis más parecidas a las extremidades humanas
Los actuadores HASEL (las siglas en inglés de “actuadores electrostáticos amplificados hidráulicamente capaces de autorrepararse”) pesan tan solo unos pocos gramos, pero pueden levantar garrafas de varios kilos sin romperse y aguantar esfuerzos que desgarrarían los músculos de los mamíferos. Además, la potencia de contracción se puede adaptar según el voltaje de la descarga eléctrica: también son capaces de coger con la mayor delicadeza objetos tan frágiles como un huevo o una frambuesa.
“Nos hemos inspirado en las asombrosas capacidades del músculo biológico”, declara Christoph Keplinger, director de la investigación, en un comunicado de la Universidad de Colorado. Nuestros músculos también se contraen en respuesta a un estímulo eléctrico, y la fuerza con la que lo hacen depende de la intensidad de la descarga. “Al igual que el músculo biológico, los actuadores HASEL pueden reproducir la adaptabilidad del tentáculo de un pulpo, la velocidad de un colibrí y la fuerza de un elefante”, remarca Keplinger.
Otra similitud con los músculos animales es que el propio material puede sentir cuán estirado o contraído está, lo que ayudará a controlar el movimiento cuando los investigadores apliquen los músculos a robots complejos, sin necesidad de sensores, explica por correo electrónico Eric Acome, autor principal del artículo de Science. Por otra parte, a diferencia de otros dispositivos robóticos basados en materiales sólidos, el aislante líquido de los nuevos músculos es capaz de regenerar sus capacidades inmediatamente después de sufrir una sobrecarga eléctrica.
El equipo de Keplinger ha desarrollado tres tipos de actuadores. El primero, con forma de donut, es útil para coger objetos, ya que la descarga eléctrica hace aumentar su grosor. Este prototipo es también el más resistente, ya que puede aguantar más de un millón de contracciones sin romperse. El segundo prototipo de músculo es una lámina rectangular que se estira al recibir voltaje. Los investigadores lo han acoplado a un brazo mecánico y han logrado que hiciera la función de un bíceps.
Al igual que el músculo biológico, los actuadores HASEL pueden reproducir la adaptabilidad del tentáculo de un pulpo, la velocidad de un colibrí y la fuerza de un elefante”
El tercer tipo es el que más se parece a los músculos biológicos, ya que se contrae en respuesta a la corriente eléctrica. El envoltorio que lo recubre está hecho del mismo material que las bolsas de patatas fritas en lugar de silicona, por lo que es más económico, y es capaz de contraerse más rápido que cualquier músculo humano. “Podemos construir estos dispositivos por un coste de unos diez centavos”, afirma Nicholas Kellaris, autor principal del artículo de Science Robotics, en el comunicado de la Universidad de Colorado. “Los materiales son de bajo coste, escalables y compatibles con las técnicas que se utilizan actualmente en la industria”, añade.
Hoy en día, los robots utilizan mayoritariamente piezas rígidas para moverse. Suelen ser útiles en trabajos arduos y repetitivos, pero no para tareas que requieran flexibilidad. Como alternativa, los científicos han empezado a desarrollar materiales blandos para robótica, aunque hasta ahora no habían logrado ninguno que respondiera con movimientos suficientemente rápidos y potentes para rivalizar con sus contrapartidas rígidas.
“Para el futuro, imaginamos robots blandos que interaccionen con las personas para mejorar nuestra calidad de vida; por ejemplo, robots que nos ayuden en las tareas cotidianas en casa”, explica Eric Acome. “Los robots blandos también son ideales para moverse en entornos peligrosos como zonas catastróficas o edificios derrumbados –un robot blando podría escurrirse por espacios pequeños”, añade el investigador. En un futuro más lejano, agrega, “la robótica de materiales blandos podría proporcionar prótesis de extremidades mucho más realistas”.
Los investigadores ya han patentado los nuevos músculos artificiales y están negociando con empresas para continuar su desarrollo.
Para el futuro, imaginamos robots blandos que interaccionen con las personas para mejorar nuestra calidad de vida”
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