Poder y flexibilidad del cuello de la jirafa sirven de inspiración para un nuevo robot

Cuando pensamos en la flexibilidad de los robots bioinspirados, los mejores ejemplos suelen encontrarse en los robots blandos que imitan los brazos de un pulpo o la trompa de un elefante, que tienen algunas capacidades únicas.

Pero la mayoría de los animales son blandos y flexibles hasta cierto punto, lo que normalmente se combina con una estructura interior rígida.

Es un arreglo complejo, aunque con algunas ventajas significativas en poder y control.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio han estado experimentando imitando lo que podría decirse que es una de las combinaciones más impresionantes de flexibilidad y poder en el reino animal: el cuello de la jirafa.

Los cuellos de las jirafas pueden pesar hasta 150 kilogramos y medir 2 metros de largo, pero han evolucionado para ser flexibles y fuertes, no solo para obtener esas sabrosas hojas altas, sino también porque las jirafas macho luchan entre sí con sus cuellos, ocasionalmente hasta la muerte.

Qué mejor inspiración para diseñar grandes robots, ¿verdad?

Como primer paso hacia la realización de un robot potente y flexible, construyeron un robot musculoesquelético a media escala, imitando la estructura y el mecanismo del cuello de la jirafa en base al conocimiento anatómico, y reprodujeron parte de sus características.

El mecanismo consta de un mecanismo esquelético fabricado con una impresora 3D, un mecanismo de compensación de la gravedad que imita el ligamento nucal utilizando material de goma y tensores, un sistema de conducción muscular redundante que utiliza músculos artificiales delgados y una articulación particular que utiliza discos de goma y ligamentos.

El cuello de la jirafa robótica hace todo lo posible para imitar la estructura del cuello de una jirafa real con vértebras y tendones dispuestos de manera similar, y músculos artificiales neumáticos delgados de McKibben que proporcionan fuerzas de contracción de la misma manera que lo hacen los músculos reales.

Es complicado, pero permite una cantidad significativa de flexibilidad.

Los autores del artículo señalan que las jirafas pueden aprovechar la potencia y la flexibilidad de sus cuellos en contacto entre sí de forma no destructiva, algo que no pueden hacer los sistemas mecánicos convencionales:

Hasta el momento, los investigadores no han desarrollado máquinas o robots que tengan características de potencia y flexibilidad similares a las del cuello de la jirafa.

Por ejemplo, si dos grúas industriales reales pelean, sería fácil imaginar que el daño sería catastrófico, resultando en dos grúas rotas.

De todos modos, los investigadores sugieren que desarrollar un sistema robótico con una combinación práctica de potencia, flexibilidad y control podría ser más sencillo con un modelo de cuello de jirafa que con un modelo de trompa de elefante.

Sacrificaría algo de blandura y flexibilidad, pero es posible que pueda hacer que funcione de una manera que pueda ejecutar la cantidad de fuerza requerida para ser útil en aplicaciones industriales.

El nombre de este robot es Giraffe Neck Robot #1, que, aunque no es el más creativo, sugiere que otros robots lo seguirán.

Por lo que parece, el siguiente paso será aumentar la potencia en varios órdenes de magnitud mediante el uso de actuadores hidráulicos en lugar de neumáticos.

Fuente: iEEE Xplore