Biorobotics, creando robots que imitan los movimientos de la naturaleza

Biorobotics es un laboratorio que se especializa en el desarrollo y estudio de biorobots que reproducen la movilidad de diferentes animales. La meta de sus desarrollos es conseguir reproducir ciertos movimientos y capacidades animales para aprender de ellas y poder utilizarlos en nuestro beneficio y bienestar. Este laboratorio perteneciente a la Escuela Politécnica Federal de Lausana, en Suiza, ya nos presentó hace unos meses Pleurobot, un robot salamandra capaz de nadar gracias a sus huesos y articulaciones impresas en 3D.

Hace algunos meses presentaron un robot en colaboración con la BBC para la grabación de documnetal «Spy in the Wild», un enorme robot cocodrilo que se infiltro en la naturaleza para dar más información a los investigadores de la vida de estos animales. Esta semana hemos hablado con Kamilo Melo, Investigador de Biorobotics, que nos cuenta con detalles lo procesos de desarrollo de algunos de sus biorobots más famosos.

Kamilo Melo

3DN: ¿Puedes presentarte y decirnos cómo surgió la idea de Biorobotics?

Hola, mi nombre es Kamilo Melo, soy Investigador Postdoctoral del Laboratorio de Biorobótica en EPFL en Lausana, Suiza.
Biorobotics para mí es un ciclo. Usamos robots para comprender mejor la biología y resolver preguntas difíciles sobre cómo se mueven los animales. Pero, al mismo tiempo, está extrayendo principios fundamentales de la naturaleza, para crear mejores máquinas de ingeniería con impacto en la ciencia y en la sociedad.

3DN: ¿Cuáles son los proyectos actuales de Biorobotics y qué utilidad tienen?

Estamos particularmente interesados ​​en descifrar muchos problemas relacionados con la locomoción en animales. Por ejemplo, trabajo con robots de lamprea, para entender mejor cómo este animal primitivo desarrollo controladores de natación que integran no solo circuitos neuronales y actividad neuromuscular para generar comportamientos de natación, sino también cómo era/es capaz de integrar información sensorial de el medio ambiente (es decir, el flujo de agua y la presión hidrodinámica) en sus controladores para aumentar la solidez de su nado. También trabajo con la replicación fiel de las salamandras y otros animales de postura en expansión en sistemas robóticos. Usamos salamandras reales para estudiar cómo se mueven los huesos (con rayos X) para crear un robot a escala que replique y comprenda sus movimientos. Del mismo modo, usamos dicha tecnología para crear una réplica de un animal fosilizado, con el fin de tratar de entender cómo se movía hace 350 millones de años (ambos bio-robots usaban tecnología de impresión 3D).

Pleurobot. Créditos: Biorobotics

Con toda esta experiencia, desarrollamos un robot de cocodrilo que fue utilizado por la BBC en un documental de vida silvestre en África. El documental se llama «Spy in the Wild». Nuestro robot cocodrilo sobrevivió 2 semanas de operación constante bajo los escenarios más adversos. El agua, el barro y el polvo son la demostración perfecta de la robustez de este robot en exteriores. Todas las lecciones aprendidas de este robot en el campo, nos llevan a utilizar esta experiencia para el diseño de robots de postura en expansión para la respuesta a desastres. Podemos atravesar pasajes estrechos, pequeñas aberturas e incluso nadar entre los escombros de un escenario de desastre inundado. Esperamos que nuestra tecnología pueda salvar vidas algún día.

Biorobot cocodrilo utilizado en el documental de la BBC. Créditos: Biorobotics

Créditos: Biorobotics

3DN: En todo vuestro desarrollo, ¿cuál es la importancia de la impresión 3D y qué tecnologías utilizáis?

No todos nuestros robots usan piezas impresas en 3D. Sin embargo, la tecnología de impresión 3D ha sido para nosotros una buena forma de:

•  Realizar prototipo rápido de conceptos de diseño de robots.
• Ayudan enormemente en la creación de bancos de pruebas y piezas para experimentar y medir piezas de robots.
• Dar el aspecto adecuado que queremos a nuestros robots. Esto incluso crea una marca para nuestro laboratorio que nos diferencia de otros bio-robots.
• Reemplazos temporales rápidos de piezas de robot durante largas campañas experimentales.
• Crear moldes para partes de materiales blandos que hacen parte de nuestros robots

La tecnología que utilizamos es la fabricación aditiva de tecnología FDM/FFF de ABS y poliamida y la sinterización láser.

Créditos: Biorobotics

3DN: ¿Cuáles son los proyectos futuros de Biorobotics?

El futuro de Biorobotics: como se menciona en la pregunta uno, es un ciclo. No solo queremos resolver las preguntas más difíciles sobre cómo se mueven los animales, sino también aprender tanto como podemos de la naturaleza y traer estas ideas al diseño de nuevos robots, nuevos materiales, nuevos comportamientos, para poder cerrar el bucle y aportar valor a la sociedad. Las áreas comunes de intereses particulares para nosotros es: la actuación muscular. Nos gustaría desarrollar actuadores mejores y más potentes que tengan eficiencias energéticas cercanas a los músculos de los animales, sin gastar demasiada energía. Del mismo modo, nos gustaría mejorar la selección de materiales y técnicas de fabricación, para producir estructuras livianas y robustas, similares a los huesos y otros tejidos encontrados en animales (que incluyen materiales blandos, materiales de gradiente de rigidez), que pueden ser replicados en robots. Creemos que las tecnologías de fabricación 3D nos ayudarán enormemente en esos aspectos. Finalmente, está la mejora de los controladores extraídos de la naturaleza, o mediante procesos rigurosos de ingeniería que nos permiten ser más rápidos en los tiempos de procesamiento y fáciles de resolver en tiempo real las interacciones del robot físico con el entorno.

Créditos: Biorobotics

3DN: ¿Tienes algunas últimas palabras para nuestros lectores?

Construir robots es un mundo fascinante. Tenemos demasiadas técnicas para la fabricación de robots y la impresión 3D es definitivamente una de las más poderosas. Animo a los lectores a profundizar en la creación de robots y la integración de buenos materiales, excelentes técnicas de fabricación, actuación y control. Además, recomendaré a los lectores que no confíen 100% en la impresión 3D. Esto puede ser una exageración tanto para el robot como para el bolsillo. El aspecto del robot no es nada importante en comparación con su funcionalidad. Presta atención primero a la funcionalidad y combina las técnicas de fabricación en las que la impresión 3D aportará todo su potencial para piezas específicas, mientras que las técnicas de fabricación simples y más convencionales, como la simple adición de una barra de metal o fibra de carbono, pueden ser una mejor solución. Tanto la combinación de técnicas hará que tus diseños sean más robustos, económicos y funcionales. La mejor integración de ingeniería.

Biorobot creado para documental con cámara integrada. Créditos: Biorobotics

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