Un robot suave unido a un globo y sumergido en una columna de agua transparente, inmersiones y superficies, luego se sumerge y sale a la superficie de nuevo, como pez persiguiendo moscas. Los robots blandos han realizado este tipo de trucos antes. Pero a diferencia de la mayoría de los robots blandos, éste está hecho y operado sin partes duras o electrónicas. Dentro, un suave La computadora de goma le dice al globo cuándo ascender o descender. Por primera vez, este robot se basa exclusivamente en lógica digital suave.
En la ultima década, Los robots blandos se han introducido en el mundo de la robótica, dominado por los metales. Las pinzas fabricadas con materiales de silicona gomosa ya se utilizan en las líneas de montaje:las garras acolchadas manejan frutas y verduras delicadas como los tomates, apio, y enlaces de salchichas, o extraer botellas y suéteres de las cajas. En laboratorios, las pinzas pueden recoger peces resbaladizos, ratones vivos, e incluso insectos, eliminando la necesidad de una mayor interacción humana.
Los robots blandos ya requieren sistemas de control más simples que sus contrapartes duros. Las pinzas son tan dóciles, simplemente no pueden ejercer suficiente presión para dañar un objeto y sin la necesidad de calibrar la presión, basta con un simple interruptor de encendido y apagado. Pero hasta ahora La mayoría de los robots blandos todavía dependen de algún hardware:las válvulas de metal abren y cierran los canales de aire que operan las pinzas y los brazos de goma, y una computadora le dice a esas válvulas cuándo moverse.
Ahora, Los investigadores han construido una computadora blanda usando solo goma y aire. "Estamos emulando el proceso mental de una computadora electrónica, utilizando solo materiales blandos y señales neumáticas, sustitución de la electrónica por aire a presión, "dice Daniel J. Preston, primer autor de un artículo publicado en PNAS y un investigador postdoctoral que trabaja con George Whitesides, el profesor de la Universidad Woodford L. y Ann A. Flowers.
Tomar decisiones, las computadoras usan puertas lógicas digitales, circuitos electrónicos que reciben mensajes (entradas) y determinan reacciones (salidas) en función de su programación. Nuestros circuitos no son tan diferentes:cuando un médico golpea un tendón debajo de nuestra rótula (entrada), el sistema nervioso está programado para sacudir nuestra pierna (salida).
La computadora blanda de Preston imita este sistema utilizando tubos de silicona y aire presurizado. Para lograr los tipos mínimos de puertas lógicas requeridas para operaciones complejas, en este caso, NO, Y, y OR:programó las válvulas suaves para que reaccionaran a diferentes presiones de aire. Para la puerta lógica NOT, por ejemplo, si la entrada es de alta presión, la salida será de baja presión. Con estas tres puertas lógicas, Preston dice:"Podrías replicar cualquier comportamiento encontrado en cualquier computadora electrónica".
El robot con forma de pez que se balancea en el tanque de agua, por ejemplo, utiliza un sensor de presión ambiental (una compuerta NOT modificada) para determinar qué acción tomar. El robot se sumerge cuando el circuito detecta baja presión en la parte superior del tanque y sale a la superficie cuando detecta alta presión en profundidad. El robot también puede salir a la superficie si alguien presiona un botón externo.
Los robots construidos solo con partes blandas tienen varios beneficios. En entornos industriales, como fábricas de automóviles, Las enormes máquinas de metal operan con velocidad y potencia ciegas. Si un humano se interpone en el camino, un robot duro podría causar daños irreparables. Pero si un robot blando choca con un humano, Preston dice:"no tendría que preocuparse por una lesión o una falla catastrófica". Solo pueden ejercer cierta fuerza.
Pero los robots blandos son más que seguros:generalmente son más baratos y sencillos de fabricar, peso ligero resistente a daños y materiales corrosivos, y duradero. Agregue inteligencia y los robots blandos podrían usarse para mucho más que manipular tomates. Por ejemplo, un robot podría detectar la temperatura de un usuario y dar un apretón suave para indicar fiebre, alertar a un buceador cuando la presión del agua aumenta demasiado, o empujar los escombros después de un desastre natural para ayudar a encontrar víctimas y ofrecer ayuda.
Los robots blandos también pueden aventurarse donde la electrónica tiene dificultades:campos radiativos altos, como los producidos después de un mal funcionamiento nuclear o en el espacio exterior, y en el interior de las máquinas de resonancia magnética (MRI). A raíz de un huracán o una inundación, un robusto robot blando podría manejar terrenos peligrosos y aire nocivo. "Si lo atropella un automóvil, simplemente sigue adelante, que es algo que no tenemos con los robots duros, "Dice Preston.
Preston y sus colegas no son los primeros en controlar robots sin electrónica. Otros equipos de investigación han diseñado circuitos de microfluidos, que puede usar líquido y aire para crear puertas lógicas no electrónicas. Un oscilador de microfluidos ayudó a un robot blando con forma de pulpo a agitar los ocho brazos.
Todavía, Los circuitos lógicos de microfluidos a menudo se basan en materiales duros como vidrio o plásticos duros, y utilizan canales tan delgados que solo pueden pasar pequeñas cantidades de aire a la vez, ralentizar el movimiento del robot. En comparación, Los canales de Preston son más grandes, cerca de un milímetro de diámetro, lo que permite velocidades de flujo de aire mucho más rápidas. Sus pinzas neumáticas pueden agarrar un objeto en cuestión de segundos.
Los circuitos de microfluidos también son menos eficientes energéticamente. Incluso en reposo los dispositivos utilizan una resistencia neumática, que fluye aire de la atmósfera a una fuente de vacío o presión para mantener la estasis. Los circuitos de Preston no requieren entrada de energía cuando están inactivos. Tal conservación de energía podría ser crucial en situaciones de emergencia o desastre donde los robots viajan lejos de una fuente de energía confiable.
Los robots de goma también ofrecen una atractiva posibilidad:la invisibilidad. Dependiendo del material que seleccione Preston, podría diseñar un robot que tenga un índice de coincidencia con una sustancia específica. Entonces, si elige un material que se camufla en el agua, el robot parecería transparente cuando se sumergiera. En el futuro, él y sus colegas esperan crear robots autónomos que sean invisibles a simple vista o incluso detección de sonar. "Es solo cuestión de elegir los materiales adecuados, " él dice.
Para Preston, los materiales adecuados son elastómeros (o cauchos). Mientras que otros campos persiguen un mayor poder con el aprendizaje automático y la inteligencia artificial, el equipo de Whitesides se aleja de la creciente complejidad. "Hay mucha capacidad allí, "Preston dice, "pero también es bueno dar un paso atrás y pensar si existe o no una forma más sencilla de hacer las cosas que te dé el mismo resultado, especialmente si no solo es más simple, también es más barato ".
