Los expertos en biomimética estudian las estructuras naturales o la forma en la que se organizan los seres vivos y aprovechan algunas de sus peculiaridades para desarrollar máquinas o algoritmos inspirados en ellas.

Así, a principios de 2017, un equipo internacional de investigadores, entre ellos científicos del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid, anunció en la revista Nature Chemical Biology una técnica que permite hilar fibras de seda artificial de forma similar a como lo hacen las arañas con sus telas. Las hebras mantienen las interesantes propiedades mecánicas de su contrapartida biológica –una sustancia que, además, es extraordinariamente resistente– y podrían aplicarse, por ejemplo en ingeniería de tejidos.

Ahora, otro grupo de expertos, en este caso del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Columbia, en Nueva York, ha presentado en Nature Communications un músculo artificial que imita las acciones y movimientos de los modelos naturales en los que se basa. El ingenio, que puede fabricarse en una impresora 3D, no necesita compresores externos o complejos reguladores de presión para funcionar. Además, posee una capacidad de extensión por gramo quince veces superior al de un músculo natural y, según sus desarrolladores, es capaz de levantar mil veces su propio peso.

Blando y versátil
En un comunicado de la citada institución estadounidense, se explica que, hasta la fecha, no existía un material que imitase tan perfectamente el funcionamiento de los tejidos musculares. Los actuadores de los robots actuales, esto es, los dispositivos que transforman distintos tipos de energía para generar movimientos, suelen aprovechar procesos hidráulicos o neumáticos y compuestos elásticos que se expanden cuando se introducen líquidos o gases en ellos. Los componentes externos que regulan todos estos procesos no se pueden reducir de tamaño adecuadamente, lo que limita la fabricación de autómatas que puedan moverse y trabajar de forma independiente.

«Hemos dado grandes pasos en el diseño de las mentes de los robots, pero sus cuerpos siguen siendo primitivos», indica el profesor de Ingeniería robótica Hod Lipson, que ha participado en el estudio. «En este sentido, hemos colocado una gran pieza del puzle y, como ocurre en la biología, nuestro nuevo músculo puede ser moldeado y reestructurado de mil formas distintas. Hemos superado una de las barreras finales que nos impedían construir máquinas similares a seres vivos», asegura Lipson.Para ello, idearon una matriz de silicona en la que incluyeron etanol, distribuido en microburbujas. El material que han obtenido resulta elástico y puede lidiar con importantes cambios de volumen. Además, resulta fácil y barato de fabricar, se puede utilizar una impresora 3D para darle la forma deseada y utiliza compuestos que no dañan el medio ambiente. En las primeras pruebas, el músculo artificial, que se acciona mediante un cable (8 voltios), logró expandirse un 900% cuando se calentó eléctricamente a 80 °C.

Revolución en la robótica
«Puede empujar, tirar, doblar, levantar pesos… Es el tipo de musculatura blanda que necesitarán los nuevos robots», explica Aslan Miriyev, un científico de materiales que ha coordinado la investigación.

Miriyev y sus colaboradores están convencidos de que su avance podrá aprovecharse muy pronto en aquellas áreas donde los robots ya interactúan con los seres humanos, como en las líneas de montaje o en ciertas redes de distribución. Equipados con sus nuevos actuadores biónicos, los androides podrán moverse de una forma mucho más natural y podrán agarrar y manipular objetos tal como lo haríamos nosotros. Esto les permitirá llevar a cabo tareas más delicadas, como prestar atención médica o apoyo a pacientes discapacitados.

De momento, los investigadores ya han anunciado que seguirán trabajando en su diseño, para mejorar la respuesta del cibermúsculo. En el futuro, planean que un algoritmo de inteligencia artificial controle sus movimientos, lo que, con el tiempo, permitirá que imiten a la perfección los que haría cualquier animal.