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Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología de Tallin (TalTech) ha desarrollado una nueva clase de pies robóticos inspirados en la naturaleza, que mejoran significativamente la movilidad de los robots en terrenos complejos, como el barro y la nieve mojada.
Estos avances, detallados en la revista Bioinspiration & Biomimetics, podrían ampliar las capacidades de los robots, permitiéndoles navegar por terrenos naturales complicados para realizar tareas como el control ambiental, apoyar en la agricultura y colaborar en situaciones de desastre.
La evolución de los robots con patas
La locomoción de los robots con patas ha sido objeto de estudio durante varias décadas, y los avances en esta tecnología han llevado a robots más eficientes en términos de energía y versátiles. Adaptar la forma en que caminan para ajustarse a los cambios en el terreno ha permitido que los robots se desplacen por suelos con propiedades variables. Sin embargo, ciertos terrenos naturales aún representan un reto importante.
Según Maarja Kruusmaa, profesora de biorrobótica y líder del equipo de investigación, los terrenos fangosos y resbaladizos son de los más difíciles de atravesar, no solo para los robots, sino también para los animales y los humanos. Esto ha limitado la capacidad de los robots para acceder a una amplia gama de entornos naturales críticos, como humedales, ciénagas, marismas costeras y estuarios fluviales.
Inspiración en la naturaleza para mejorar los robots
Simon Godon, candidato doctoral en el Centro de Biorrobótica de TalTech, se inspiró en sus observaciones en la granja de ganado de sus padres en Berry, Francia, para proponer una solución innovadora: unos cascos de alta tecnología para robots. Estos cascos imitan el comportamiento de las pezuñas hendidas de los alces, que ofrecen ventajas significativas, especialmente al caminar sobre barro.
Los experimentos físicos con pezuñas reales de alce en condiciones de laboratorio demostraron que estas pezuñas se expanden y se contraen al pisar el barro, aumentando y reduciendo el área de contacto. El mayor beneficio, sin embargo, no proviene del aumento del área de superficie, sino de cómo las pezuñas hendidas rompen la fuerza de succión cuando se extraen del barro.
Godon explica que las pezuñas de los alces funcionan de manera similar a una ventosa. Cuando el alce saca la pata del barro, las pezuñas rompen la fuerza de succión que se genera debajo de ellas, lo que facilita el movimiento. Este fenómeno es comparable a cuando se mete una uña debajo de una ventosa y se rompe la succión.
Además de hacer que el movimiento sea más rápido y eficiente en términos de energía, las pezuñas también contribuyen a evitar situaciones peligrosas donde el animal se hunde demasiado y queda atrapado, lo que podría ser fatal.
Aplicación de la biotecnología en robots
Siguiendo este principio, los investigadores diseñaron pies de silicona para un robot con patas, con el objetivo de replicar el comportamiento de las pezuñas de los alces. Las pruebas realizadas en superficies fangosas demostraron que esta simple modificación en los pies del robot reducía a la mitad la succión y la profundidad de hundimiento del robot. Además, el consumo energético del robot disminuyó hasta en un 70%.
Lo más sorprendente es que, hasta el momento, los investigadores no han identificado ningún inconveniente en el diseño modificado de las pezuñas robóticas. De hecho, Kruusmaa sugiere que las pezuñas hendidas podrían incluso proporcionar mayor estabilidad en terrenos irregulares, beneficiando al robot o al animal en su desplazamiento.