Un equipo de ingenieros del Laboratorio de Robótica Orgánica de Cornell ha construido un pez león robótico de cuerpo blando alimentado por sangre eléctrica, que no sólo sirve como fuente de energía, sino que también actúa hidráulicamente para crear propulsión. Este enfoque bioinspirado aborda uno de los grandes desafíos para los robots pequeños y sin ataduras: la masa frente al poder.

Las baterías añaden un peso significativo a los robots, y este peso afecta al rango, la maniobrabilidad, la velocidad y el tamaño. Por lo tanto, si los ingenieros pueden almacenar energía en un componente que también sirve para un propósito secundario, entonces eso, como ellos dicen, es un problema reducido a la mitad.

Diseñado por el coautor del estudio James Pikul, un ex investigador postdoctoral (ahora profesor asistente en la Universidad de Pensilvania), el pez león robótico tiene 40 cm (16 pulgadas) de largo y está hecho de silicona moldeada.

A bordo hay dos bombas hidráulicas, cada una activada por baterías de celda de flujo de yoduro de zinc interconectadas. Una bomba mueve la cola moviendo el fluido de un lado a otro de la cola, mientras que la otra bombea el fluido almacenado en las aletas dorsales a las correspondientes aletas pectorales. Pero no es lo que se llama speedy. Actualmente, nada a una velocidad de un cuerpo y medio por minuto, pero estos son los primeros días del proyecto.

The internal components of the soft-bodied robotic fish

La hidráulica en los robots de cuerpo blando no es una idea nueva, pero sí lo es la tarea de suministrar fluido hidráulico con el trabajo extra de suministrar energía. Al emplear el líquido (una solución electrolítica denominada sangre de robot) como energía eléctrica y mecánica, la masa del robot en forma de pez se reduce significativamente, aumentando la carga útil de energía relativa. Esto significa que el robot es capaz de nadar de forma autónoma durante 36 horas antes de necesitar una recarga.

«En la naturaleza vemos cuánto tiempo pueden operar los organismos mientras realizan tareas sofisticadas», dice Rob Shepherd, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial. «Los robots no pueden realizar hazañas similares por mucho tiempo. Nuestro enfoque bio-inspirado puede aumentar dramáticamente la densidad de energía del sistema mientras permite que los robots blandos permanezcan en movimiento por mucho más tiempo».

La batería híbrida/sistema vascular hidráulico sintético fue modelada a partir de baterías de flujo redox. Aunque esta forma de batería no es particularmente potente en comparación, por ejemplo, con las baterías de iones de litio, tiene la ventaja de que se pueden colocar en prácticamente cualquier espacio o forma. Esta flexibilidad puede ser especialmente útil a la hora de diseñar robots para tareas específicas o para navegar por espacios incómodos, ya que las baterías tradicionales pueden influir indebidamente en las proporciones físicas de un diseño, limitando su alcance.

The flexible silicon tail was cast via a 3D-printed mold

«Queremos tomar todos los componentes de un robot y convertirlos en un sistema de energía», dice Shepherd. «Si ya tiene líquidos hidráulicos en el robot, puede aprovechar las grandes reservas de energía y dar a los robots una mayor libertad para operar de forma autónoma».

Desarrollos como éste marcan un paso más hacia unos robots acuáticos mejores, más eficientes y autónomos. El potencial para la exploración marina, la inspección de tuberías y cables submarinos y similares es enorme. En cuanto a los robots flexibles y de cuerpo blando, podrían desempeñar un papel importante en entornos delicados, como los arrecifes de coral, en los que el despliegue de un robot de cuerpo duro podría ser demasiado arriesgado.