En un instante, un pulpo puede hacer algas o corales de bordes irregulares cambiando el color y la textura de su piel, volviéndose casi invisible en su entorno. Y en el futuro, los robots también podrán realizar este truco de camuflaje aparentemente mágico.
Los investigadores han creado una forma sintética de piel de cefalópodo que puede transformarse de una superficie plana 2D a una tridimensional con protuberancias y hoyos, informan hoy (12 de octubre) en la revista Science. Esta tecnología podría algún día utilizarse en robots blandos, que generalmente están cubiertos con una "piel" de silicona elástica, dijeron los investigadores.
"Los robots camuflados pueden esconderse y protegerse de los ataques de los animales y pueden acercarse mejor a los animales para estudiarlos en sus hábitats naturales", Cecilia Laschi, profesora de biorobótica en el Instituto BioRobotics de la Escuela de Estudios Avanzados de Sant'Anna, en Pisa, Italia. , escribió en un artículo adjunto en la edición actual de Science. "Por supuesto, el camuflaje también puede admitir aplicaciones militares, donde reducir la visibilidad de un robot le brinda ventajas para acceder a áreas peligrosas", escribió Laschi, quien no participó en el estudio actual.
Piel con baches
Los investigadores, liderados por James Pikul de la Universidad de Pensilvania y Robert Shepherd de la Universidad de Cornell, se inspiraron en las protuberancias 3D, o papilas, de que el pulpo y la sepia pueden inflarse usando unidades musculares en un quinto de segundo para camuflarse.
El complemento de las papilas en un robot blando serían las bolsas de aire, o "globos", debajo de la piel de silicona. A menudo, estos bolsillos se inflan en diferentes momentos en diferentes lugares para generar la locomoción en un robot. En la nueva investigación, esta inflación robótica fue un paso más allá.
"En base a estas cosas que pueden hacer y lo que nuestra tecnología no puede hacer, ¿cómo podemos cerrar la brecha para tener soluciones tecnológicas para sus capacidades bastante sorprendentes?" fue la pregunta central planteada por Shepherd.
"En este caso, inflar un globo es una solución bastante factible", agregó.
Al incrustar pequeñas esferas de malla de fibra en la silicona, los científicos podían controlar y dar forma a la textura de la superficie inflada, del mismo modo que un pulpo podría volver a texturizar su piel.
A Pikul, entonces estudiante posdoctoral en la Universidad de Cornell, se le ocurrió la idea de texturizar estas bolsas de aire a través de los patrones de los anillos de malla de fibra. Le atrajo la idea de inflar silicona debido a cuán rápida y reversible podría ser la inflación, explicó Pikul a Live Science. A partir de ahí, solo era cuestión de descubrir los modelos matemáticos para que funcionara.
Prueba de concepto
El prototipo actual para las pieles con textura parece bastante rudimentario: al dividir las burbujas de silicona con círculos concéntricos de marcos de malla de fibra, los investigadores descubrieron cómo controlar la forma de la silicona a medida que se inflaba. De acuerdo con el documento, lograron inflar las burbujas en algunas formas nuevas reforzando la malla. Por ejemplo, crearon estructuras que imitaban piedras redondeadas en un río, así como una planta suculenta (Graptoveria amethorum) con hojas dispuestas en forma de espiral.
Pero la sofisticación no era su objetivo principal, señaló Shepherd.
"No queremos que sea una tecnología que solo unas pocas personas en el mundo puedan usar; queremos que sea bastante fácil de hacer", dijo Shepherd a Live Science. Quería que la tecnología de texturizado, que se basaba en los hallazgos anteriores del equipo sobre cómo hacer que las pieles de silicona cambiaran de color, fuera accesible para la industria, la academia y los aficionados. Por lo tanto, el equipo usó deliberadamente tecnologías limitantes como los cortadores láser para fabricar los anillos de alambre porque eso es lo que las personas fuera del laboratorio de la Universidad de Cornell podrían usar.
Itai Cohen, profesor de física en Cornell, quien también trabajó en la investigación, señaló otro aspecto accesible de la tecnología. En una excursión al campo, Cohen prevé apilar láminas de silicona desinflada, programada para inflarse en una textura de camuflaje, en la parte trasera del camión. "Ahora, puedes inflarlo para que no tenga que estar en esa forma permanente, lo cual es realmente difícil de transportar", dijo Cohen a Live Science. A medida que avanza la tecnología, uno podría incluso escanear un entorno y luego programar la lámina de silicona correspondiente en ese mismo momento para imitarla, especuló Cohen.
Tanto Pikul como Shepherd planean buscar esta tecnología en sus propios laboratorios respectivos. Shepherd explicó que desde el desarrollo de la tecnología, ha comenzado a reemplazar la inflación con corrientes eléctricas que podrían causar la misma textura: no se requiere un sistema de anclaje ni de aire a presión. Y Pikul espera aplicar las lecciones aprendidas de la manipulación de las superficies de los materiales a cosas donde el área de la superficie juega un papel importante, como las baterías o los refrigerantes, dijo.
"Todavía estamos en la fase exploratoria de la robótica suave", dijo Shepherd. Debido a que la mayoría de las máquinas están hechas de metales duros y plásticos, las convenciones y los mejores usos de los robots blandos aún no se han desarrollado por completo. "Estamos apenas al principio y tenemos excelentes resultados", dijo, pero la clave es "en el futuro, facilitar a otras personas el uso de la tecnología y garantizar que estos sistemas sean confiables".
El estudio fue financiado por la Oficina de Investigación del Ejército del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU.
