Cómo la robótica puede seguir el ejemplo de la naturaleza

Desde ser una fuente de diversión para los escritores de ciencia ficción hasta convertirse en una herramienta de desarrollo para la sociedad humana, los robots y la robótica han recorrido un largo camino. 

Entre 2016 y 2028, se espera que el mercado mundial de la robótica crezca desde casi De 23 mil millones de dólares a más de 45 mil millones de dólares. Durante sus inicios, se pensó en la robótica como algo que quedaría limitado a los espacios industriales. 

Por el contrario, más de la mitad del mercado de la robótica comprende actualmente robótica de servicios. Hoy en día, los robots encuentran un amplio uso en la industria automotriz, la industria química, la industria eléctrica/electrónica, la industria alimentaria, la industria médica y más. De manera más innovadora, los proveedores de robótica están garantizando su uso en campos más tradicionales como la agricultura, el trabajo doméstico y el entretenimiento. 

Si bien es cierto que el papel de la robótica ha sido transformador en muchos campos convencionales, ¿puede aprender un par de cosas del mundo que nos rodea? Hoy veremos de cerca escenarios en los que la robótica puede seguir el ejemplo de la naturaleza. 

Cómo la robótica bioinspirada puede enriquecerse a partir de los escarabajos Whirligig

Conocidos como el insecto que nada más rápido del mundo, los escarabajos Whirligig pueden alcanzar una aceleración de 100 metros por segundo y una velocidad máxima de 100 longitudes corporales por segundo, o 1 metro por segundo, para ser precisos. Pero, ¿cómo logran tal velocidad y aceleración?

Su estrategia de vuelo fue estudiado por investigadores y publicado en la revista Current Biology. El estudio se tituló "El escarabajo Whirligig utiliza un empuje basado en elevación para nadar más rápido como insecto". 

La investigación utilizó dos cámaras de alta velocidad sincronizadas en diferentes ángulos. El resultado fue el vídeo que detalla el mecanismo de vuelo: empuje basado en sustentación. Funcionó de manera similar a una hélice, con el movimiento de empuje perpendicular a la superficie del agua. El mecanismo ayuda a eliminar la resistencia y genera más impulso para una mayor velocidad. 

¿Por qué es importante este hallazgo? Si bien es cierto que el empuje basado en la sustentación ya se identificó en organismos de gran escala, este estudio muestra que el fenómeno se aplica a una escala de longitud tan baja como 1 centímetro. 

Según Chris Roh, profesor asistente de Ingeniería Biológica y Ambiental en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, este descubrimiento invita a la robótica bioinspirada y a otras comunidades de ingeniería a identificar primero la física correcta y luego tratar de preservar esa física al crear la robótica. . 

Más específicamente, Roh cree que este fenómeno puede ser útil en el desarrollo de naves robóticas sin tripulación, que pueden ser mucho más pequeñas y más flexibles aprovechando los mecanismos de propulsión generadores de sustentación de los molinetes. Estados Unidos está en el proceso de desarrollar embarcaciones que estarán libres de las limitaciones de ofrecer hospitalidad a la tripulación. 

Esta investigación nos impulsa a ver la robótica desde una nueva perspectiva. Siempre es posible tomar señales de la naturaleza y aplicar ingeniería inversa para convertirlas en diseños humano-mecánicos. Hemos encontrado algunos ejemplos más de tal sinergia entre la naturaleza/los humanos y la máquina. 

Robot inspirado en un pulpo que fue aclamado como el futuro de la robótica blanda

Creado en 2016 por Cecilia Laschi, profesora del Instituto de BioRobótica de Sant'Anna, Pisa, Italia, el Robot inspirado en pulpos Era inmensamente flexible y podía reaccionar a su entorno con mucha más sensibilidad y precisión que la mayoría de los otros robots blandos que se desarrollaron hasta entonces. En palabras de Laschi:

"Este campo de investigación relativamente nuevo tiene el potencial de cambiar nuestras ideas sobre lo que los robots son capaces de hacer y dónde pueden ser útiles".

El robot que requería mucha menos potencia informática y era mucho más hábil para moverse en terrenos accidentados podía aspirar líquido y luego expulsarlo de su cuerpo. Podría corretear por el agitado lecho marino utilizando sus ocho patas. 

El robot fue construido con polímeros electroactivos que se contorsionaban cuando se exponían a la electricidad. El robot se probó con éxito en el Mediterráneo a principios de 2016. Su desarrollo ha ayudado a la campo de la robótica blanda progresado mucho más desde entonces. 

En un caso, en 2017, La Universidad de Harvard ideó el Octobot, un robot blando con todos sus componentes mecánicos reemplazados por sistemas blandos análogos. Fue impreso en 3D y tenía canales incrustados que facilitaban el control de potencia y movimiento, impulsado a través de sistemas neumáticos alimentados con gas. 

Además de los desarrollos inspirados en los pulpos, la robótica bioinspirada también imitaba a otros animales. Los ingenieros de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne, por ejemplo, desarrollaron un robot que imitaba el movimiento de una salamandra. 

Otro equipo de investigadores se inspiró en las serpientes. Debido a sus propiedades de poder atravesar terrenos complejos e intrincados, estos robots podrían resultar útiles en la exploración espacial. 

Pleurobot y Snakebot: robótica que hizo posibles movimientos complejos

La reunión de los acreedores es una audiencia en la que su fideicomisario, abogado y cualquier acreedor que desee asistir se reunirán y discutirán su bancarrota del Capítulo XNUMX. Puede ser intimidante saber que todos discutirán su situación; sin embargo, tenga en cuenta que esto es parte del proceso para todos. Los acreedores raramente aparecen en la reunión de los acreedores. Su abogado puede ayudarlo a revisar información y responder preguntas Pleurobot se inspira del movimiento de una salamandra. Tiene un vertebrado único que ayuda al robot a deslizarse dentro y fuera del agua. Tiene 11 segmentos espinales. En cuanto a la visión, el desarrollo del robot tenía como objetivo reestimular el funcionamiento de la médula espinal humana, así como la forma en que el cerebro interactúa con ella. 

Imitar el movimiento de una salamáder a través de un robot fue un avance crucial porque las salamandras pueden pasar de gatear a caminar y nadar realizando el mismo movimiento. Solo cambia la velocidad. Estas innovaciones podrían resultar transformadoras y revolucionarias cuando se apliquen en máquinas y robots. 

El Snakebot, por otro lado, fue una creación de un grupo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon. Su objetivo era desarrollar un robot que emulara el movimiento de una serpiente al arrastrarse por terrenos difíciles, escombros y sortear obstáculos. El robot medía 37 pulgadas de largo y 2 pulgadas de diámetro y tenía 16 articulaciones. Según lo último informado, la NASA había desplegado estos robots en sus proyectos de exploración espacial. 

Con estos avances y muchos más, los robots que siguen el ejemplo de la naturaleza, también conocidos como robótica bioinspirada, se han vuelto grandes. El Instituto Tecnológico de Massachusetts, una de las instituciones para el aprendizaje de ingeniería más admiradas y veneradas del mundo, tiene una curso de robótica bioinspirada bajo su departamento de ingeniería mecánica. 

El curso pretende fomentar un "enfoque interdisciplinario del diseño bioinspirado, con énfasis en la extracción de principios aplicables a diversos campos de investigación de la robótica, como la robótica, las prótesis y las tecnologías de asistencia humana".

No sólo las grandes instituciones están interesadas en ello, sino que las grandes empresas tecnológicas también se están implicando con mucho entusiasmo en la robótica de inspiración biológica. Por ejemplo, Boston Dynamics, una empresa adquirida por Hyundai en 2021 por un valor de 1.1 millones de dólares, desarrolló un robot que copia a un perro para realizar muchas tareas difíciles. La máquina de cuatro patas recibió el nombre de Spot. 

1. Spot de Boston Dynamics: un robot de cuatro patas que copia a un perro

Desarrollado como un perro amarillo sin cabeza, Spot, por Boston Dynamics, podía subir cuestas y subir escaleras. El dispositivo costó 74,500 dólares. Sirvió para muchos propósitos, desde inspeccionar fábricas, sitios de construcción y entornos peligrosos, podía subir escaleras e incluso navegar por ellas. 

El lugar ahora puede funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana, sin intervenciones. Puede cargarse de forma autónoma y replanificar dinámicamente nuevos obstáculos. Según cifras oficiales, Los robots Spot han llegado a más de 1,000 clientes hasta la fecha. 

Spot atiende a una variedad de industrias, incluidas la manufactura, la energía y los recursos naturales, la construcción, la academia y la educación, y el gobierno. 

Después de Hyundai cerró su trato Para hacerse cargo de Boston Dynamics, poseía una participación del 80 por ciento en la empresa. SoftBank, a través de una de sus filiales, controlaba el 20 por ciento restante. 

Hyundai publicó su consolidado Estados financieros para 2022 el 21 de marzo de 2023. La empresa ganó 6,126,969 won coreanos en millones en 2022, un aumento considerable con respecto a los 3,782,498 won coreanos en millones ganados en 2021. Los dividendos pagados en 2022 fueron de 7,207 millones. 

2. Adquisición de SevenSense por parte de ABB: un gran avance en el desarrollo de robots inspirados en la naturaleza

TEJIDO, otro incondicional mundial de la robótica, adquirido recientemente Sevensense, una start-up suiza especializada en impulsar la movilidad de los robots industriales. Más específicamente, SevenSense desarrolla y fabrica sistemas robóticos impulsados ​​por sensores e inteligencia artificial que tienen funcionalidades oculares y cerebrales para maniobrar alrededor de las plantas y recorrer todo el espacio de la fábrica. 

Las soluciones no se limitarán a las líneas de producción suministradas que normalmente aprovechan las tiras magnéticas fijas. Estos robots pueden mover 2 toneladas de materiales a velocidades de 1.5 metros por segundo. Vienen con seis cámaras. Según Sami Atiya, director de robótica y automatización discreta de ABB: 

“Con el sistema antiguo, cuando era necesario cambiar una línea de producción de 100 metros, añadiendo una nueva celda de producción, por ejemplo, era imposible desviar el robot. Ahora podemos hacerlo fácilmente”.

De acuerdo a su último informe financiero disponible, ABB tuvo unos ingresos anuales de 29.4 dólares estadounidenses mil millones en 2022, en comparación con 28.9 mil millones de dólares en 2021.

3. Motobot de Yamaha inspirado en el conductor humano

No sólo los animales marinos y nuestros amigos de cuatro patas, sino también los robots siguen el ejemplo de los humanos. El proyecto único de Yamaha, motobot, tiene como objetivo crear un robot humanoide ideal para operar un vehículo sin modificar para uso autónomo. Motobot puede operar el vehículo de forma autónoma tomando datos de la velocidad del vehículo, las rpm del motor, la actitud de la máquina y parámetros similares. 

Yamaha planea dotar a Motobot, en el futuro, de GPS de alta precisión, sensores, etc., para que tenga capacidades de reconocimiento de la posición de la máquina y tome con mayor prudencia sus decisiones sobre las mejores líneas a seguir en un circuito y los límites de las prestaciones de la moto. 

Para desarrollar Motobot, Yamaha se ha asociado con SRI International, un instituto de investigación líder a nivel mundial. La visión es inspirarse y conocer las tecnologías subyacentes activas en el desarrollo de MOTOBOT, como el control de robots y la creación de interfaces hombre-máquina. 

Según su último informe anual disponible para el año fiscal 2022, Yamaha obtuvo unos ingresos de más de 408 mil millones de yenes japoneses en el año con un beneficio operativo básico de 43 mil millones de yenes japoneses. 

Una lista de desarrollos interminables

En nuestro limitado lapso, podríamos discutir múltiples casos innovadores en los que la robótica se inspiró significativamente en la naturaleza. Sin embargo, un estudio de las publicaciones de investigación disponibles muestra que esto era sólo la punta del iceberg. La robótica, como corriente de estudio, investigación, desarrollo y aplicación, se ha basado en gran medida en la naturaleza y seguirá haciéndolo. 

Los drones robóticos, por ejemplo, se inspiran en gran medida en las aves. No sólo en términos de su mecanismo de vuelo, las aves también inspiran a los drones a volar eficazmente con mal tiempo y en medio de fuertes vientos. 

Las aves buceadoras llevaron a la creación del Microvehículo aéreo acuático (AquaMAV) en el Laboratorio de Robótica Aérea del Imperial College de Londres. Estos AquaMAV pueden sumergirse en el agua a altas velocidades, volver a emerger y expulsar agua a través de un chorro. Estas soluciones encuentran uso en una variedad de casos, incluida la recolección de muestras de agua para realizar misiones de rescate o exploración bajo el agua.

Las mariposas han inspirado a los microrobots a tener un tipo especial de estructura de alas que podría ayudarlos a volar más lejos y evitar accidentes. 

Boston Dynamics, una de las empresas de las que ya hemos hablado, tiene otro robot llamado Atlas, que es un humanoide bípedo inteligente. 

Jessiko es un robot submarino que utiliza aletas para atravesar el agua. DelFly Micro es un robot de alas batientes de 3.07 gramos que, como su nombre indica, está inspirado en la mosca. El mundo también ha sido testigo de la llegada de robots blandos de cuatro patas, impresos en 3D, inspirados en tortugas. 

La naturaleza tiene millones de animales e insectos. Las capacidades evolutivas de estos animales e insectos les hacen hacer cosas asombrosas. Los humanos no son una excepción. Aprender cómo funcionan estos cuerpos abriría muchas oportunidades para los robots. 

Muchas tareas que requieren que los humanos viajen a lugares peligrosos podrían realizarse a través de estos robots. Estos robots no sólo pueden realizar estas tareas, sino que también pueden realizarlas a mayor velocidad y eficiencia con mucha delicadeza y precisión. Puede ayudar a realizar muchas tareas repetitivas para crear más tiempo para que el cerebro humano haga lo que mejor sabe hacer: idear y crear cosas nuevas para hacer avanzar la civilización. 

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