Vista lateral de un biobot flotante desarrollado en IBEC que consiste en un hidrogel cargado con células musculares y un esqueleto en forma de resorte. Estos biobots pueden entrenarse solos, mostrando una velocidad y fuerza asombrosas. Crédito: IBEC
Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona ha desarrollado un robot blando biohíbrido de músculo esquelético que puede nadar más rápido que otros biobots de músculo esquelético. En un artículo publicado en la revista Ciencia robótica, el grupo describe la construcción y prueba de su robot blando.
A medida que los científicos perfeccionan las habilidades de los robots blandos, recurrieron a ellos. materiales naturales como tejidos animales. Hasta ahora, la mayoría de los esfuerzos en esta área se han centrado en el uso de músculos esqueléticos o cardíacos, cada uno con sus propias fortalezas y debilidades. Por ejemplo, los biobots del músculo esquelético adolecían de falta de movilidad y fuerza. Como parte de estos nuevos esfuerzos, investigadores en España han desarrollado un nuevo diseño de dispositivo basado en el músculo lamellus-esquelético robot suave que resuelve ambos problemas y por tanto es capaz de nadar más rápido que otros de este tipo.
Para crear su biobot, los científicos utilizaron la simulación para crear una columna vertebral con resorte para una criatura flotante con forma de anguila. La simulación permitió a los científicos optimizar su forma. Luego imprimieron en 3D el esqueleto (que estaba hecho de un polímero llamado PDMS) y lo usaron como andamio para el crecimiento del músculo esquelético. Terminado robot tenía unos 260 micrómetros de largo y su forma permitía conducirlo en una sola dirección. El biobot se mueve después de alimentarse estimulación eléctrica; la carga estimula la contracción del músculo, lo que comprime el resorte esquelético del interior. Cuando se elimina la estimulación, se libera la energía en el resorte, empujando al biobot hacia adelante.
Los científicos señalan que el biobot puede nadar de dos modos: costa y ráfaga. En el modo costero, el biobot puede imitar a los peces nadando cerca del fondo de un arroyo. En el modo de ráfaga, el biobot puede cambiar rápidamente del reposo al movimiento rápido, mucho más rápido, dicen los investigadores, que cualquier otro biobot del músculo esquelético. Las pruebas han demostrado que es capaz de alcanzar velocidades de hasta 800 micrómetros por segundo, lo que se traduce en aproximadamente tres longitudes corporales por segundo. Señalan que tales velocidades son comparables a los biobots actuales basados en el miocardio. Sugieren que su proyecto podría conducir a otros nuevos robots híbridos con mayor potencia de salida que podrían usarse para acelerar robots flotantes o robots más poderosos.
Vista superior del biobot, que consta de un hidrogel cargado de células musculares y un esqueleto en forma de resorte. Crédito: IBEC
Maria Guix y col. Robots blandos biohíbridos con esqueletos autoestimulantes, Ciencia Robótica (2021). DOI: 10.1126 / scirobotics.abe7577
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