Sin cables ni chips: estos robots blandos pueden caminar solo con gas comprimido y salen completos de una única impresión 3D
Los robots blandos (o soft robots) son dispositivos construidos con materiales flexibles que imitan la movilidad de organismos vivos. A diferencia de los robots tradicionales, no necesitan partes rígidas ni circuitos electrónicos complejos para moverse. En lugar de motores, suelen usar aire o fluidos para activar sus músculos artificiales, que funcionan como actuadores neumáticos. Al prescindir de componentes electrónicos, pueden operar en entornos extremos donde los sistemas convencionales fallarían. El avance que presentamos hoy va un paso más allá: un robot que se imprime de una sola vez, en un solo material, y que camina impulsado únicamente por aire comprimido.
El cuerpo del robot se imprime en una sola pieza y camina sin circuitos ni baterías
Imagina imprimir un robot completo en casa, que al terminar la impresión solo necesita un cartucho de gas comprimido para empezar a caminar. Eso es justo lo que ha logrado el Laboratorio de Robótica Bioinspirada de la Universidad de California en San Diego. El equipo ha desarrollado un robot que puede caminar sin necesidad de electrónica alguna, fabricado en una sola impresión con materiales blandos comunes y corrientes.
Proceso de diseño CAD y fabricación de los robots neumáticos. Crédito: UC San Diego
Este trabajo, publicado en la revista Advanced Intelligent Systems, marca un cambio radical en la forma de diseñar máquinas. “Es una manera completamente distinta de pensar la construcción de dispositivos”, señala Michael Tolley, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UC San Diego y autor principal del estudio. Con solo una impresora 3D de escritorio y materiales disponibles comercialmente, han creado robots funcionales por apenas 20 dólares cada uno.
Estos autómatas tienen una ventaja crucial: pueden operar en entornos donde los dispositivos electrónicos no sobreviven, como zonas con alta radiación, desastres naturales o incluso el espacio exterior. En las pruebas de laboratorio, los robots demostraron que podían funcionar ininterrumpidamente durante tres días si se les conecta a una fuente de aire o gas a presión constante. Además, al usar cartuchos portátiles de gas comprimido, los robots también caminaron de forma autónoma al aire libre, superando terrenos como césped y arena… ¡e incluso pudieron andar bajo el agua!
El equipo no solo quería robots que caminaran al salir de la impresora; también buscaban que lo hicieran usando materiales blandos y sin partes rígidas tradicionales. “Estos robots no están fabricados con ninguno de los componentes rígidos que normalmente usamos en robótica,” explica Tolley. En su lugar, emplearon filamento estándar de impresión 3D.
El gran reto fue diseñar un sistema de control y músculos artificiales que también se imprimieran en una sola pieza, sin necesidad de montaje posterior. Liderado por Yichen Zhai, investigador posdoctoral en el grupo de Tolley, el equipo adaptó una técnica de impresión previa que habían utilizado para crear una pinza sin electrónica. El resultado fue un robot hexápodo —de seis patas— totalmente funcional. “Hemos dado un gran salto adelante con este robot que camina completamente por sí solo”, afirma Zhai.
Sin baterías, con aire comprimido
Para lograr que el robot caminara, los investigadores diseñaron un circuito neumático oscilante que controla el movimiento repetido de los actuadores blandos. Este mecanismo funciona de forma similar al motor de vapor de una locomotora, regulando el flujo de aire a distintas cámaras para mover las patas. Así se consigue una coordinación alternada entre dos grupos de tres patas, lo que permite al robot avanzar en línea recta. Cada pata puede moverse en cuatro direcciones: arriba y abajo, adelante y atrás.
Los próximos pasos del equipo incluyen integrar depósitos de gas comprimido directamente en el cuerpo del robot, así como investigar el uso de materiales reciclables o biodegradables. También planean incorporar manipuladores como pinzas para dotar a los robots de funciones más complejas.
El laboratorio de Tolley colaboró con la empresa BASF, a través de su alianza de investigación en California (CARA), para probar diversos materiales blandos en impresoras 3D estándar. Algunos de los materiales más avanzados aún no están disponibles en el mercado, pero también lograron imprimir robots funcionales usando materiales comerciales comunes.
Antes de esta publicación, el equipo ya había presentado el robot en 2022 durante la Gordon Research Conference on Robotics, donde mostraron por primera vez este sorprendente avance.
Así, el futuro de la robótica podría no depender de cables ni circuitos, sino de aire comprimido y una buena impresora 3D.
REFERENCIA
Monolithic Desktop Digital Fabrication of Autonomous Walking Robots
