La robótica flexible consiste en fabricar máquinas a partir de materiales flexibles, en lugar de metales duros y articulaciones rígidas. En otras palabras, estos robots se contraen, se estiran y se enrollan al igual que los seres vivos. Gracias a su flexibilidad, pueden agarrar objetos frágiles que las máquinas rígidas aplastarían. Además, funcionan de forma mucho más segura en presencia de personas. Esta guía explica cómo funciona la robótica flexible, en qué ámbitos resulta útil y por qué es importante para el futuro de las máquinas encarnadas.
¿Qué es la robótica blanda?
La robótica blanda estudia los robots construidos a partir de materiales blandos y flexibles. El caucho, la silicona y el tejido sustituyen al acero de las máquinas clásicas. Así, estos robots se doblan y se remodelan a medida que se desplazan. La naturaleza inspira gran parte de estos trabajos. Por ejemplo, los ingenieros se inspiran en un tentáculo de pulpo o en la trompa de un elefante.
Este enfoque da un giro a un principio fundamental de la robótica tradicional. Los robots tradicionales obtienen su fuerza de sus piezas rígidas. Por el contrario, los robots flexibles obtienen su seguridad y suavidad de su flexibilidad. Por lo tanto, manipulan con facilidad objetos blandos o frágiles. También se puede considerar la robótica flexible como una rama de la IA encarnada, en la que la inteligencia actúa a través de un cuerpo físico.
Cómo se mueven y se doblan los robots flexibles
Un robot flexible se desplaza modificando su forma, y no girando articulaciones rígidas. A menudo es el aire el que hace el trabajo. Basta con inyectar aire en un canal para que el material se infle y se curve. Al liberar el aire, recupera su forma inicial. Así, bastan unas pocas cámaras para crear movimientos fluidos y realistas.
Otros diseños se basan en trucos diferentes. Algunos utilizan fluidos en lugar de aire. Otros emplean cables que tiran como tendones. Algunos incluso reaccionan al calor o a la luz. Dado que todo el cuerpo puede deformarse, una extremidad flexible puede curvarse en varias direcciones a la vez. Por ello, estos robots logran introducirse en espacios estrechos y de difícil acceso, inaccesibles para los brazos rígidos.
Este tipo de robot capaz de cambiar de forma presenta una ventaja considerable. Un brazo rígido solo puede girar en puntos fijos. Un brazo flexible, en cambio, se curva a lo largo de toda su longitud. Así, puede enrollarse alrededor de un objeto como una liana. Gracias a este agarre, puede sujetar formas irregulares que una pinza dejaría caer. En la práctica, esto hace que los robots flexibles sean especialmente adecuados para la manipulación delicada.
Los actuadores que dan vida a los robots flexibles
Todo robot flexible necesita un actuador para transformar la energía en movimiento. Un actuador es, sencillamente, el «músculo» de la máquina. En los robots flexibles, sin embargo, estos músculos no se parecen en nada a motores o engranajes.
Los actuadores neumáticos dominan este campo, ya que el aire es barato y ligero. Algunos equipos construyen «músculos» artificiales que se contraen al recibir una pequeña carga eléctrica. Otros diseñan actuadores a base de gel que se hinchan al entrar en contacto con el agua. Cada diseño ofrece un equilibrio diferente entre velocidad, fuerza y control. Por lo tanto, los ingenieros eligen el actuador más adecuado para la tarea que se debe realizar. Para conseguir un agarre más firme, siempre pueden añadir un efector terminal rígido en el extremo del robot.
El suministro de energía determina aquí cada elección de diseño. Los robots de aire comprimido requieren una bomba y mangueras, lo que aumenta su volumen. Los músculos alimentados por batería siguen siendo compactos, pero pueden sobrecalentarse. Por lo tanto, los ingenieros deben encontrar en cada caso el equilibrio adecuado entre portabilidad y potencia. En consecuencia, no existe un actuador universal adecuado para todas las tareas.
Los ámbitos de aplicación actuales de la robótica blanda
La robótica blanda ya resulta útil en numerosos contextos concretos. En el ámbito sanitario, unas pinzas delicadas sujetan los tejidos durante una intervención quirúrgica sin dañarlos. Los trajes flexibles portátiles también ayudan a los pacientes a recuperar el uso de sus extremidades debilitadas. La medicina es, por tanto, uno de los primeros ámbitos en beneficiarse de ella.
La agricultura ofrece otro campo de aplicación prometedor. Por ejemplo, unas pinzas flexibles recogen la fruta madura sin aplastarla. Las fábricas las utilizan para manipular huevos, vidrio y otras mercancías frágiles. Al mismo tiempo, los investigadores envían robots flexibles a tuberías, escombros y océanos. Como estas máquinas se cuelan por los huecos, exploran lugares que los robots rígidos evitan. Los exploradores incluso los están probando para misiones de búsqueda y rescate tras catástrofes.
Los productos de uso cotidiano también se inspiran en estas ideas. Algunas prótesis de mano utilizan ahora dedos flexibles para un agarre natural. Los juguetes y los dispositivos portátiles también incorporan movimientos suaves y elásticos. Además, las cadenas de envasado de alimentos utilizan pinzas flexibles para clasificar los productos. Dado que este campo no deja de desarrollarse, surgen nuevas aplicaciones casi cada mes.
¿Cómo perciben los robots flexibles su entorno y garantizan su seguridad?
Un cuerpo flexible plantea una cuestión espinosa: ¿cómo conoce el robot su propia forma? Las máquinas rígidas se limitan a medir los ángulos de sus articulaciones. Los robots flexibles son incapaces de hacerlo. En su lugar, utilizan sensores extensibles tejidos directamente en el material. Estos sensores detectan la flexión, la presión y el tacto cuando el cuerpo se deforma.
Una buena detección también contribuye a la seguridad de las personas. Cuando un brazo flexible choca contra una persona, simplemente cede. De este modo, el riesgo de lesiones se reduce considerablemente. Puedes profundizar en este tema en nuestra guía sobre sensores robóticos. En resumen, los materiales flexibles y la detección inteligente funcionan mejor cuando se combinan.
Los límites y el futuro de la robótica flexible
La robótica flexible sigue enfrentándose a límites evidentes. A los cuerpos flexibles les cuesta levantar cargas pesadas, ya que carecen de huesos rígidos. El control preciso también sigue siendo difícil, ya que una forma flexible cambia constantemente. Además, muchos materiales flexibles se desgastan más rápido que el metal.
Sin embargo, los avances son rápidos. Hay nuevos materiales que reparan por sí mismos los pequeños desgarros. Los modelos mejorados permiten predecir cómo se doblará un cuerpo flexible. Gracias a la mejora constante de estas herramientas, los robots flexibles ganan en capacidades cada año. En conclusión, la robótica flexible allana el camino hacia máquinas más suaves, más seguras y mucho más realistas que los robots rígidos que conocemos hoy en día.