Músculos de precisión, la nueva tecnología robótica

En 1967 el doctor Christiaan Barnard llevó a cabo el primer trasplante de corazón, manejando un bisturí con una precisión que le convertiría en una leyenda de la Medicina. Cincuenta años después, Eddie Hall se convirtió en el primer hombre en levantar un peso muerto de media tonelada. Ambas son proezas humanas en los extremos del espectro muscular. Sin embargo, si bien los robots industriales pueden levantar pesos superiores a los de Hall, carecen de la versatilidad que capacita a los seres humanos para aunar fuerza y delicadeza. Tras logros como el movimiento autónomo, la capacidad de subir escaleras, abrir puertas o incluso el desarrollo de una piel sintética, los tejidos musculares artificiales se han convertido en la última frontera de la robótica.

Hasta ahora se utilizaba fundamentalmente dos tecnologías robóticas para simular las propiedades de los músculos. Por un lado, estarían los actuadores neumáticos que, inyectando aire o un líquido en bolsas blandas, son capaces de generar el movimiento deseado. Esta modalidad permite ejercer una gran presión, pero ocupa mucho espacio y tiene problemas de portabilidad, además de resultar potencialmente peligrosa debido a la brusquedad de sus movimientos.  

Por otra parte, estarían los actuadores basados en elastómeros dieléctricos. Estos recurren a la aplicación de un voltaje sobre unos electrodos, lo que genera una expansión o contracción en el material que hay entre ellos (los elastómeros). Estos pueden estar compuestos de poliuretano, acrilatos y siliconas o bien estar formados de cristal líquido. Cada uno de estos materiales tiene una respuesta distinta a la electricidad y diversos grados de sensibilidad a esta. Este segundo sistema, desarrollado en los últimos años, es más ágil pero sufre problemas de fiabilidad y deterioro por causa de la corriente eléctrica.  

Hacia unos músculos robóticos más humanos

¿Y si fuera posible crear una tecnología robótica capaz de sujetar un huevo sin romperlo y a la vez levantar pesos mayores tal como lo hacen los seres humanos? Es decir, conjugar la potencia de los actuadores neumáticos y la precisión y delicadeza de la tecnología basada en elastómeros dieléctricos.  Ese fue el razonamiento empleado por el equipo de investigadores de la Universidad de Colorado que, liderado por el físico Christoph Keplinger, ha creado varios prototipos que pueden desempeñar funciones similares a las de un músculo humano.

Su sistema utiliza compartimentos blandos rellenos de líquido a la usanza de un actuador neumático. Sin embargo, en lugar de contraerlos o expandirlos reduciendo o ampliando la cantidad de líquido, han recurrido a la utilización de una corriente eléctrica al estilo de la empleada en los elastómeros. En su demostración, consiguen levantar una frambuesa sin dañarla. Y lo que es más importante, al tratarse de un líquido y no un material como el poliuretano, está dotado de propiedades autocurativas ante el desgaste que puede suponer un uso repetido.

Los investigadores de la Universidad de Colorado han bautizado este sistema de tecnología robótica como HASEL (Hydraulically Amplified Self-healing Electrostatic actuators, traducido como actuadores electrostáticos autocurativos de amplificación hidráulica). Las técnicas de fabricación requeridas son extremadamente sencillas y baratas, por lo que, si las próximas pruebas son exitosas, es muy probable que la próxima generación de robots incorpore unos músculos similares a los humanos.

Una de las aplicaciones más interesantes del sistema HASEL será en prótesis humanas como piernas o manos, de tal manera que un usuario pueda manejar objetos delicados sin dañarlos tal como haría con una extremidad de carne y hueso. También podrían ser útiles en el manejo de alimentos delicados en sistemas de procesamiento industriales.

Fuente: Science, National Geographic