El brazo humano puede realizar una amplia gama de movimientos extremadamente delicados y coordinados, desde girar una llave en una cerradura hasta acariciar suavemente el pelaje de un cachorro. Los "brazos" robóticos de los submarinos de investigación submarinos, sin embargo, son difíciles, espasmódico, y carecen de la delicadeza para poder alcanzar e interactuar con criaturas como medusas o pulpos sin dañarlos. Previamente, el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y sus colaboradores desarrollaron una gama de pinzas robóticas blandas para manejar con mayor seguridad la delicada vida marina, pero esos dispositivos de agarre seguían confiando en lo duro, brazos robóticos submarinos que dificultaban su maniobra en varias posiciones en el agua.

Ahora, un nuevo sistema construido por científicos del Instituto Wyss, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS), Colegio Baruch, y la Universidad de Rhode Island (URI) utiliza un guante equipado con sensores suaves inalámbricos para controlar un módulo, "brazo" robótico suave que puede flexionarse y moverse con una destreza sin precedentes para agarrar y probar la delicada vida acuática. Este sistema podría algún día permitir la creación de laboratorios de investigación basados ​​en submarinos donde todas las tareas delicadas que hacen los científicos en un laboratorio terrestre podrían realizarse en el fondo del océano. La información obtenida de este trabajo también podría tener valor para las aplicaciones de dispositivos médicos. La investigación se publica en Informes científicos .

"Este nuevo brazo robótico blando reemplaza al duro, brazos rígidos que vienen de serie en la mayoría de los sumergibles, Permitiendo que nuestras suaves pinzas robóticas alcancen e interactúen con la vida marina con mucha mayor facilidad en una variedad de entornos y permitiéndonos explorar partes del océano que actualmente están poco estudiadas. "dijo el primer autor Brennan Phillips, Doctor., un profesor asistente en URI que era un becario postdoctoral en el Instituto Wyss y SEAS cuando se completó la investigación.

El aparato desarrollado por Phillips y sus colegas presenta flexión, giratorio, y módulos de agarre que se pueden agregar o quitar fácilmente para permitir que el brazo realice diferentes tipos de movimientos según la tarea en cuestión, un beneficio significativo, dada la diversidad de terrenos y vida que se encuentran en el océano. Otras mejoras con respecto a los manipuladores blandos existentes incluyen un sistema de control hidráulico compacto y robusto para su implementación en entornos remotos y hostiles. Todo el sistema requiere menos de la mitad de la potencia del brazo manipulador electrónico de aguas profundas más pequeño disponible comercialmente. lo que lo hace ideal para su uso en vehículos submarinos tripulados, que tienen una capacidad de batería limitada.

El brazo se controla de forma inalámbrica a través de un guante equipado con sensores blandos que usa un científico, que controla la flexión y la rotación del brazo moviendo la muñeca y las pinzas doblando el dedo índice. Esos movimientos se traducen en la apertura y cierre de varias válvulas en el motor hidráulico de agua de mar del sistema. Se pueden colocar diferentes tipos de pinzas blandas en el extremo del brazo para permitirle interactuar con criaturas de diferentes formas. Talla, y delicadeza, de duro corales quebradizos a blandos, medusas diáfanas.

"Los brazos robóticos submarinos disponibles actualmente funcionan bien para la exploración de petróleo y gas, pero no para manejar la delicada vida marina; usarlos es como tratar de levantar una servilleta con una pinza de cangrejo de metal, "dijo el coautor David Gruber, Doctor., quien es profesor de biología en Baruch College, CUNY y explorador de National Geographic. "El sistema de control de guantes nos permite tener un control mucho más intuitivo sobre el brazo robótico blando, como cómo moveríamos nuestros propios brazos mientras buceamos ".

El brazo robótico y el sistema de pinzas se probaron en el campo desde un submarino de 3 personas en los ecosistemas de aguas profundas inexplorados del archipiélago de Fernando de Noronha. Brasil. Fue capaz de interactuar con éxito o recolectar organismos delicados de aguas medias y profundas como una esponja de vidrio, un pepino de mar, un coral ramificado, y tunicados bioluminiscentes que flotan libremente. Los diferentes módulos se intercambiaron rápida y fácilmente en el brazo para maniobrar mejor las pinzas para alcanzar su organismo objetivo, o en el caso de que algún módulo se dañe, sin necesidad de desmontar todo el brazo.

"Este bajo consumo El robot blando controlado por guantes fue diseñado pensando en el futuro biólogo marino, que podrá realizar ciencia mucho más allá de los límites del SCUBA y con un medio comparable o mejor que a través de un buceador humano, "dijo Robert Wood, Doctor., un autor principal del artículo que es miembro fundador de la facultad principal del Instituto Wyss y profesor de ingeniería y ciencias aplicadas Charles River en SEAS.

Los investigadores continúan perfeccionando sus diseños y están incorporando capacidades de muestreo de ADN y ARN no invasivas en las unidades de actuación del sistema del brazo. con el objetivo de poder capturar la frágil vida marina, realizar una serie de experimentos en un "laboratorio submarino, "y liberarlos ilesos.

"El objetivo del Instituto Wyss es llevar los descubrimientos científicos del laboratorio al mundo, pero a veces tenemos que descubrir cómo modificar el laboratorio científico en sí para que pueda salir de la academia y poder sondear entornos del mundo real. Esta investigación marca el comienzo de esa posibilidad para las profundidades marinas, y los avances que describen podrían tener un valor mucho más amplio, incluso para aplicaciones médicas y quirúrgicas, "dijo Donald Ingber, MARYLAND., Doctor., el Director Fundador del Instituto Wyss, quien también es Profesor Judah Folkman de Biología Vascular en HMS y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital, y Catedrático de Bioingeniería en SEAS.