Un robot blando, unido a un globo y sumergido en una columna transparente de agua, inmersiones y superficies, luego se sumerge y emerge nuevamente, como un pez persiguiendo moscas. Los robots blandos han realizado este tipo de trucos antes. Pero a diferencia de la mayoría de los robots blandos, este está hecho y operado sin partes duras o electrónicas. En el interior, una computadora de goma blanda le dice al globo cuándo ascender o descender. Por primera vez, este robot se basa exclusivamente en lógica digital suave.
En la última década, los robots blandos han surgido en el mundo de la robótica que domina el metal. Las pinzas hechas de materiales de silicona gomosa ya se utilizan en las líneas de ensamblaje: las garras acolchadas manejan frutas y verduras delicadas como tomates, apio y salchichas, oextraer botellas y suéteres de las cajas. En los laboratorios, las pinzas pueden recoger peces resbaladizos, ratones vivos e incluso insectos, eliminando la necesidad de una mayor interacción humana.
Los robots blandos ya requieren sistemas de control más simples que sus contrapartes duras. Las pinzas son tan compatibles que simplemente no pueden ejercer suficiente presión para dañar un objeto y sin la necesidad de calibrar la presión, un simple interruptor de encendido y apagado es suficiente. Pero hasta ahora,la mayoría de los robots blandos aún dependen de algún hardware: las válvulas de metal abren y cierran canales de aire que operan las pinzas y brazos de goma, y una computadora les dice a esas válvulas cuándo moverse.
Ahora, los investigadores han construido una computadora blanda usando solo goma y aire. "Estamos emulando el proceso de pensamiento de una computadora electrónica, usando solo materiales blandos y señales neumáticas, reemplazando la electrónica con aire a presión", dice Daniel J. Preston,primer autor en un artículo publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias y un investigador postdoctoral que trabaja con George Whitesides, profesor de la Universidad Woodford L. y Ann A. Flowers.
Para tomar decisiones, las computadoras usan puertas lógicas digitales, circuitos electrónicos que reciben mensajes entradas y determinan reacciones salidas en función de su programación. Nuestros circuitos no son tan diferentes: cuando un médico golpea un tendón debajo de nuestra rótula entrada, el sistema nervioso está programado para sacudir nuestra pierna salida.
La computadora blanda de Preston imita este sistema usando tubos de silicona y aire a presión. Para lograr los tipos mínimos de puertas lógicas requeridas para operaciones complejas, en este caso, NO, AND y OR, programó las válvulas blandas para reaccionar a diferentespresiones de aire. Para la compuerta lógica NO, por ejemplo, si la entrada es de alta presión, la salida será de baja presión. Con estas tres compuertas lógicas, Preston dice, "podría replicar cualquier comportamiento encontrado en cualquier computadora electrónica".
El robot que se mueve como un pez en el tanque de agua, por ejemplo, usa un sensor de presión ambiental una compuerta NO modificada para determinar qué acción tomar. El robot se zambulle cuando el circuito detecta baja presión en la parte superior del tanque yemerge cuando detecta una alta presión en profundidad. El robot también puede emerger bajo comando si alguien presiona un botón suave externo.
Los robots construidos con solo partes blandas tienen varios beneficios. En entornos industriales, como las fábricas de automóviles, las máquinas de metal masivo operan con velocidad y potencia ciegas. Si un humano se interpone, un robot duro podría causar daños irreparables. Pero si un blandoEl robot se topa con un humano, dice Preston, "no tendrías que preocuparte por lesiones o una falla catastrófica". Solo pueden ejercer tanta fuerza.
Pero los robots blandos son más que seguros: generalmente son más baratos y fáciles de fabricar, livianos, resistentes a daños y materiales corrosivos, y duraderos. Agregar inteligencia y robots blandos podrían usarse para mucho más que solo manipular tomates.Por ejemplo, un robot puede detectar la temperatura de un usuario y apretar suavemente para indicar fiebre, alertar a un buzo cuando la presión del agua aumenta demasiado o atravesar los escombros después de un desastre natural para ayudar a encontrar víctimas y ofrecer ayuda.
Los robots blandos también pueden aventurarse donde la electrónica lucha: campos de alta radiación, como los producidos después de un mal funcionamiento nuclear o en el espacio exterior, y dentro de las máquinas de imágenes de resonancia magnética MRI. A raíz de un huracán o inundación, un blando resistenteel robot podría manejar terrenos peligrosos y aire nocivo. "Si es atropellado por un automóvil, simplemente continúa, que es algo que no tenemos con los robots duros", dice Preston.
Preston y sus colegas no son los primeros en controlar robots sin electrónica. Otros equipos de investigación han diseñado circuitos microfluídicos, que pueden usar líquido y aire para crear puertas lógicas no electrónicas. Un oscilador microfluídico ayudó a un robot con forma de pulpo a mover los ocho brazos.
Sin embargo, los circuitos lógicos microfluídicos a menudo dependen de materiales duros como el vidrio o los plásticos duros, y utilizan canales tan delgados que solo pequeñas cantidades de aire pueden moverse a la vez, lo que ralentiza el movimiento del robot. En comparación, los canales de Preston son más grandes:- Cerca de un milímetro de diámetro - lo que permite tasas de flujo de aire mucho más rápidas. Sus pinzas con base de aire pueden agarrar un objeto en cuestión de segundos.
Los circuitos de microfluidos también son menos eficientes energéticamente. Incluso en reposo, los dispositivos usan una resistencia neumática, que fluye aire desde la atmósfera a una fuente de vacío o presión para mantener la estasis. Los circuitos de Preston no requieren entrada de energía cuando están inactivos. Tal conservación de energíapodría ser crucial en situaciones de emergencia o desastre donde los robots viajan lejos de una fuente de energía confiable.
Los robots de goma también ofrecen una posibilidad atractiva: Invisibilidad. Dependiendo del material que Preston seleccione, podría diseñar un robot que coincida con el índice de una sustancia específica. Entonces, si elige un material que se camufla en el agua, el robot podríaparece transparente cuando está sumergido. En el futuro, él y sus colegas esperan crear robots autónomos que sean invisibles a simple vista o incluso detección de sonar. "Es solo cuestión de elegir los materiales correctos", dice.
Para Preston, los materiales correctos son elastómeros o gomas. Mientras que otros campos persiguen una mayor potencia con el aprendizaje automático y la inteligencia artificial, el equipo de Whitesides se aleja de la creciente complejidad. "Hay mucha capacidad allí", dice Preston,"pero también es bueno dar un paso atrás y pensar si hay una manera más simple de hacer las cosas que te dé el mismo resultado, especialmente si no solo es más simple, sino que también es más barato".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Caitlin McDermott-Murphy. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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