Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland ha impreso en 3D una mano robótica suave que es lo suficientemente ágil como para jugar a Super Mario Bros. de Nintendo, ¡y ganar!
La hazaña, destacada en la portada del último número de Avances de la ciencia, demuestra una innovación prometedora en el campo de la robótica blanda, que se centra en la creación de nuevos tipos de robots inflables flexibles que funcionan con agua o aire en lugar de electricidad. La seguridad y adaptabilidad inherentes de los robots blandos ha despertado interés en su uso para aplicaciones como prótesis y dispositivos biomédicos. Desafortunadamente, controlar los fluidos que hacen que estos robots blandos se doblen y se muevan ha sido especialmente difícil, hasta ahora.
El avance clave del equipo, dirigido por el profesor asistente de ingeniería mecánica de la Universidad de Maryland Ryan D. Sochol, fue la capacidad de imprimir en 3D robots blandos completamente ensamblados con circuitos fluídicos integrados en un solo paso.
«Anteriormente, cada dedo de una mano robótica blanda normalmente necesitaría su propia línea de control, lo que puede limitar la portabilidad y la utilidad», explica el coautor Joshua Hubbard, quien realizó la investigación durante su tiempo como investigador universitario en Fabricación avanzada bioinspirada de Sochol. (BAM) Laboratorio de la UMD. «Pero al imprimir en 3D la mano robótica suave con nuestros transistores fluídicos integrados, puede jugar a Nintendo basándose en una sola entrada de presión».
Como demostración, el equipo diseñó un circuito fluídico integrado que permitía que la mano funcionara en respuesta a la fuerza de una única presión de control. Por ejemplo, aplicar una presión baja hizo que solo el dedo índice presionara el controlador de Nintendo para hacer que Mario caminara, mientras que una presión alta hizo que Mario saltara. Guiada por un programa establecido que alternaba autónomamente entre presiones baja, media y alta, la mano robótica pudo presionar los botones del controlador para completar con éxito el primer nivel de Super Mario Bros. en menos de 90 segundos.
«Recientemente, varios grupos han intentado aprovechar los circuitos fluídicos para mejorar la autonomía de los robots blandos», dijo recientemente un Ph.D. Licenciado y coautor del estudio Rubén Acevedo, «pero los métodos para construir e integrar esos circuitos fluídicos con los robots pueden tardar días o semanas, con un alto grado de mano de obra y habilidad técnica».
Para superar estas barreras, el equipo recurrió a la «Impresión 3D PolyJet», que es como usar una impresora a color, pero con muchas capas de ‘tintas’ de múltiples materiales apiladas una encima de la otra en 3D.
«En el lapso de un día y con poco trabajo, los investigadores ahora pueden pasar de presionar el botón de inicio en una impresora 3D a tener robots blandos completos, incluidos todos los actuadores blandos, elementos de circuitos fluídicos y características del cuerpo, listos para usar. «, dijo la coautora del estudio, Kristen Edwards.
La decisión de validar su estrategia superando el primer nivel de Super Mario Bros. en tiempo real estuvo motivada tanto por la ciencia como por la diversión. Debido a que el tiempo y la composición del nivel del videojuego están establecidos, y un solo error puede llevar a un final inmediato del juego, jugar a Mario proporcionó un nuevo medio para evaluar el rendimiento del robot suave que es un desafío único de una manera que normalmente no se aborda en el campo. .
Además de la mano robótica que juega a Nintendo, el equipo de Sochol también informó sobre robots blandos inspirados en la tortuga de agua en su artículo. La tortuga terrestre es la mascota oficial de UMD, y todos los robots blandos del equipo se imprimieron en Terrapin Works 3D Printing Hub de UMD.
Otro beneficio importante de la estrategia del equipo es que es de código abierto, con el papel de acceso abierto para que cualquiera pueda leer, así como un enlace en los materiales complementarios a un GitHub con todos los archivos de diseño electrónicos de su trabajo.
«Compartimos libremente todos nuestros archivos de diseño para que cualquiera pueda descargar, modificar bajo demanda e imprimir en 3D fácilmente, ya sea con su propia impresora o mediante un servicio de impresión como nosotros, todos los robots blandos y elementos de circuitos fluídicos de nuestro trabajo «, dijo Sochol. «Tenemos la esperanza de que esta estrategia de impresión 3D de código abierto amplíe la accesibilidad, la difusión, la reproducibilidad y la adopción de robots blandos con circuitos fluídicos integrados y, a su vez, acelere el avance en el campo».
En la actualidad, el equipo está explorando el uso de su técnica para aplicaciones biomédicas, incluidos dispositivos de rehabilitación, herramientas quirúrgicas y prótesis personalizables. Como Sochol es miembro de la facultad del Departamento de Bioingeniería de Fischell, así como miembro del Centro de Robótica de Maryland y del Instituto Robert E. Fischell de Dispositivos Biomédicos, el equipo cuenta con un entorno excepcional para continuar avanzando en su estrategia para abordar los desafíos apremiantes en campos biomédicos.
