Investigadores de la City University of Hong Kong (CityU) han desarrollado una pequeña robot blando con patas en forma de oruga capaz de transportar cargas pesadas y adaptable a entornos adversos. Este mini robot de administración podría allanar el camino para los avances de la tecnología médica, como la administración de medicamentos en el cuerpo humano.

Alrededor del mundo, ha habido investigaciones hacia los mili-robots blandos. Pero el nuevo diseño de CityU reduce la fricción significativamente para que el robot pueda moverse eficientemente dentro de las superficies dentro del cuerpo revestido con, o completamente inmerso en, fluidos corporales como sangre o moco. Los resultados de la investigación se han publicado en Comunicaciones de la naturaleza , titulado "Un millirobot blando de múltiples patas bioinspirado que funciona tanto en condiciones secas como húmedas".

Diseño de robot bioinspirado

Este mili-robot tiene cientos de patas puntiagudas que miden menos de 1 mm, asemejándose a pelos diminutos. El equipo de investigación estudió las estructuras de las patas de cientos de animales terrestres, incluidos aquellos con dos, cuatro ocho o más piernas, y estudió en particular la relación entre la longitud de las piernas y el espacio entre las piernas. "La mayoría de los animales tienen una relación entre la longitud de la pierna y el espacio entre las piernas de 2:1 a 1:1. Así que decidimos crear nuestro robot usando la proporción 1:1, "explica el Dr. Shen Yajing, Profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica de CityU (BME), quien dirigió la investigación.

El grosor del cuerpo del robot mide aproximadamente 0,15 mm, con cada pata cónica de 0,65 mm de largo y el espacio entre las patas de aproximadamente 0,6 mm, haciendo que la relación entre la longitud de la pierna y el espacio sea de alrededor de 1:1. Es más, Las patas puntiagudas del robot han reducido en gran medida su área de contacto y, por lo tanto, la fricción con la superficie. Las pruebas de laboratorio muestran que el robot de múltiples patas tiene 40 veces menos fricción que un robot sin extremidades tanto en ambientes húmedos como secos.

Aparte del diseño de varias patas, los materiales también importan. El robot está fabricado con un material de silicio llamado polidimetilsiloxano (PDMS) incrustado con partículas magnéticas que permiten controlarlo de forma remota mediante fuerza electromagnética. "Tanto los materiales como el diseño de patas múltiples mejoran en gran medida las propiedades hidrófobas del robot. Además, la pieza de goma es suave y se puede cortar fácilmente para formar robots de varias formas y tamaños para diferentes aplicaciones, "dice el profesor Wang Zuankai del Departamento de Ingeniería Mecánica (MNE) de CityU, quienes concibieron esta idea de investigación e iniciaron la colaboración entre los investigadores.

Moverse a gusto en entornos hostiles

Controlado por un manipulador magnético utilizado en los experimentos, el robot puede moverse tanto en un patrón de propulsión de aletas como en un patrón de péndulo invertido, lo que significa que puede usar sus pies delanteros para aletear hacia adelante, así como balancear el cuerpo parándose sobre los pies izquierdo y derecho alternativamente para avanzar respectivamente.

"La superficie rugosa y la textura cambiante de los diferentes tejidos dentro del cuerpo humano hacen que el transporte sea un desafío. Nuestro robot de múltiples patas muestra un rendimiento impresionante en varios terrenos y, por lo tanto, abre amplias aplicaciones para la administración de medicamentos dentro del cuerpo, "dice el profesor Wang.

El equipo de investigación demostró además que cuando se navega por un obstáculo 10 veces mayor que la longitud de su pierna, Las patas suaves deformables del robot son capaces de levantar un extremo de su cuerpo para formar un ángulo de hasta 90 grados para cruzar el obstáculo fácilmente. Y el robot puede aumentar su velocidad aumentando la frecuencia electromagnética aplicada.

El robot también muestra una notable capacidad de carga. Las pruebas de laboratorio demostraron que el robot era capaz de transportar una carga 100 veces más pesada que él mismo. fuerza comparable a la de una hormiga; esto es el equivalente a un ser humano que levanta un minibús de 26 asientos.

La capacidad de carga increíblemente fuerte, La locomoción eficiente y la buena capacidad para cruzar obstáculos hacen que este milli-robot sea extremadamente adecuado para aplicaciones en un entorno hostil. por ejemplo, entregar un medicamento en un lugar designado a través del sistema digestivo, o realizar una inspección médica, "agrega el Dr. Shen.

Antes de realizar más pruebas en animales y eventualmente en humanos, los equipos de investigación están desarrollando y perfeccionando su investigación en tres aspectos:buscar un material biodegradable, estudiando nuevas formas, y agregar funciones adicionales.

"Esperamos crear un robot biodegradable en los próximos dos o tres años para que se descomponga naturalmente después de su misión de entrega de medicamentos". "dice el Dr. Shen.