Redacción
Ya existen desde hace tiempo robots que circulan por tierra firme, otros que bucean en el mar, otros que vuelan por el aire e incluso algunos que vuelan por el espacio. En cambio, se ha hecho muy poco en cuanto a robots capaces de desplazarse bajo la tierra como hacen las lombrices u otros animales. Puede que la situación comience a cambiar ahora, gracias a unos investigadores que han analizado a fondo la locomoción bajo tierra.
Inspirándose en las raíces de los vegetales, así como en los animales que se abren paso por la tierra o la arena en el subsuelo, unos científicos han desarrollado un robot blando, rápido y controlable, que puede excavar en la arena y de ese modo avanzar bajo ella. La tecnología no solo permite un desplazamiento rápido, preciso y mínimamente invasivo bajo tierra, sino que también sienta las bases mecánicas para nuevos tipos de robots.
Aunque ya han funcionado prototipos de robots subterráneos que avanzan excavando, el nuevo robot presenta innovaciones importantes.
Este avance tecnológico es obra de un equipo que incluye, entre otros, a Nicholas Naclerio, de la Universidad de California en Santa Barbara, y Daniel Goldman, del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), ambas entidades en Estados Unidos.
Tal y como destaca Naclerio, el mayor reto de moverse por la arena o la tierra en el subsuelo radica en las fuerzas implicadas. Mientras que el aire y el agua ofrecen poca resistencia a los objetos que los atraviesan, el medio subterráneo ofrece mucha. Aunque descartemos circular a través de rocas perforándolas, el mero desplazamiento bajo la tierra o la arena, implica tener que apartar constantemente el material de esas clases que se interpone en el camino.
Afortunadamente, el mundo natural ofrece numerosos ejemplos de navegación subterránea, protagonizados por plantas y hongos que extienden partes de sí mismos en el subsuelo, y animales capaces de hacer túneles directamente a través de medios granulares como tierra poco compacta y arena. Un buen conocimiento mecánico de cómo todos esos seres vivos logran el desplazamiento por el subsuelo abre muchas posibilidades para la ciencia y la tecnología, tal como destaca Goldman.
Una técnica interesante para un robot subterráneo es emular a los vegetales y la forma en que sus raíces, al crecer, avanzan por la tierra, mientras el resto de su cuerpo permanece inmóvil. En el medio subterráneo, extender las extremidades de un robot mantiene bajas las fuerzas de resistencia al avance y limita la zona de acción de estas al extremo que se expande; si todo el cuerpo se moviera al crecer, la fricción en toda la superficie aumentaría a medida que más parte del robot entrara en la arena hasta que este ya no pudiera moverse.
Los animales que excavan túneles o madrigueras, por su parte, sirven de inspiración para una estrategia adicional que suspende las partículas de arena del suelo en un estado similar al de los fluidos y permite al robot superar el alto nivel de resistencia al avance que presentan estos materiales en condiciones normales.
El pulpo de arena del sur, por ejemplo, expulsa un chorro de agua hacia el suelo y utiliza sus brazos para introducirse en la masa de arena temporalmente aflojada. Esa capacidad llegó al robot de los investigadores en forma de un dispositivo de flujo que actúa en el extremo delantero disparando aire en la región justo por delante de ella, lo que afloja el material granular y facilita moverse a través de él.
Un robot pequeño y blando como este es de gran utilidad para labores en las que sea necesario excavar a poca profundidad a través de medios granulares secos, como por ejemplo la toma de muestras de material a poca profundidad bajo la superficie terrestre, y la vigilancia del nivel de erosión. La extensión de la punta, cual raíz que crece, permite cambiar de dirección y, al mismo tiempo, el cuerpo del robot puede modular su anclaje en el medio que atraviesa, un control que podría resultar útil para la exploración en entornos de muy baja gravedad, donde existe el peligro que cualquier movimiento del robot lo haga saltar y alejarse de su posición. De hecho, el equipo está trabajando en un proyecto con la NASA para desarrollar métodos avanzados de excavación en la Luna o en astros más lejanos, como Encélado, una luna de Júpiter.
El equipo de investigación y desarrollo expone los detalles técnicos de su diseño del robot en la revista académica Science Robotics, bajo el título “Controlling subterranean forces enables a fast, steerable, burrowing soft robot”, que es el trabajo que protagoniza la portada.
