Traducido por el equipo de SOTT.net

Unos científicos han logrado un gran avance en robótica: un robot que cambia de forma y puede pasar del estado líquido al metálico para moverse por entornos difíciles sin perder fuerza.
t-1000 terminator 2
La película Terminator 2 postulaba un concepto similar
Al ser a la vez blandos y duros, los pequeños robots inspirados en el pepino de mar pueden superar las limitaciones de los robots que son sólo una cosa o la otra, por lo que podrían ser más útiles en áreas como el ensamblaje de componentes electrónicos e incluso en aplicaciones médicas.

Los investigadores hicieron que los robots recorrieran carreras de obstáculos, retiraran o entregaran objetos a un modelo del estómago humano e incluso se licuaran para escapar de una jaula antes de volver a adoptar su forma humanoide original.


"Dotar a los robots de la capacidad de alternar entre estado líquido y sólido les confiere más funcionalidad", afirma el ingeniero Chengfeng Pan, de la Universidad China de Hong Kong (China).

Hay muchos usos potenciales para los pequeños robots que pueden desplazarse por lugares demasiado pequeños o intrincados para que los humanos los manejen con las herramientas habituales, desde trabajos de reparación complicados hasta la administración selectiva de fármacos. Pero los materiales duros no son los mejores para moverse por espacios reducidos o ángulos estrechos, mientras que los robots blandos, más flexibles, tienden a ser débiles y más difíciles de controlar.

Para encontrar una solución intermedia, un equipo de investigadores dirigido por Pan y su colega Qingyuan Wang, de la Universidad Sun Yat-sen de China, se inspiró en la naturaleza. Animales como los pepinos de mar pueden alterar la rigidez de sus tejidos para mejorar la capacidad de carga y limitar los daños físicos, mientras que los pulpos pueden alterar la rigidez de sus brazos para camuflarse, manipular objetos y desplazarse.

Para diseñar un robot que pudiera hacer algo parecido, los investigadores necesitaban un material no tóxico que pudiera cambiar fácilmente entre los estados blando y rígido a temperatura ambiente. Para ello recurrieron al galio, un metal blando con un punto de fusión de 29,76 grados Celsius (85,57 grados Fahrenheit) a presión estándar, sólo unos grados por debajo de la temperatura media del cuerpo humano. El galio se funde con sólo sostenerlo en la mano.


Los investigadores incrustaron una matriz de galio con partículas magnéticas, creando lo que denominan una "máquina magnetoactiva de transición de fase sólido-líquido".

"Las partículas magnéticas tienen dos funciones", explica el ingeniero mecánico Carmel Majidi, de la Universidad Carnegie Mellon, uno de los autores principales del artículo del equipo.

"Una es que hacen que el material responda a un campo magnético alterno, de modo que se puede, por inducción, calentar el material y provocar el cambio de fase. Pero las partículas magnéticas también dan a los robots movilidad y la capacidad de moverse en respuesta al campo magnético".

Tras comprobar si la transición de sólido a líquido era reversible (lo era), los investigadores sometieron a sus pequeños robots a toda una serie de pruebas. Los robots podían saltar pequeños fosos, trepar por obstáculos e incluso dividirse para realizar tareas cooperativas moviendo objetos antes de recombinarse y resolidificarse.

Incluso hicieron que una pequeña versión humanoide, con forma de figura de Lego, se fundiera para escapar de una pequeña celda de prisión, escurriéndose por los barrotes y volviendo a formarse al otro lado en homenaje a una escena de la película Terminator 2.

A continuación, el equipo investigó las aplicaciones prácticas. Crearon un modelo del estómago humano e hicieron que el robot engullera y extrajera un pequeño objeto contenido en él (una forma útil, uno imagina, de extraer pilas tragadas, por ejemplo) y luego realizara la operación inversa, entregando un objeto de la forma en que el equipo espera que pueda suministrar fármacos.

Para reparar circuitos, los robots podrían navegar hasta ellos y fundirse en ellos para actuar como conductores y soldadores, e incluso actuar como elementos de fijación, introduciéndose en las roscas de los tornillos y solidificándose para hacer la función de un tornillo sin necesidad de que nadie lo fije.

Para aplicaciones reales, la máquina de transición de fase necesitaría algunos retoques. Por ejemplo, dado que el cuerpo humano supera el punto de fusión del galio puro, un robot diseñado con fines biomédicos podría tener una matriz de aleación a base de galio que elevara el punto de fusión manteniendo la funcionalidad.

Esto, dicen los investigadores, aún no se ha investigado en detalle.

"Los trabajos futuros deberán explorar más a fondo cómo podrían utilizarse estos robots en un contexto biomédico", afirma Majidi.

"Lo que estamos mostrando son sólo demostraciones puntuales, pruebas de concepto, pero harán falta muchos más estudios para profundizar en cómo podría utilizarse esto realmente para la administración de medicamentos o para extraer objetos extraños".

La investigación se ha publicado en Matter.