Los científicos han hecho un gran avance en el campo de la robótica: un robot que cambia de forma capaz de cambiar entre estados líquidos y metálicos para navegar en entornos hostiles sin comprometer la fuerza.

Debido a que pueden ser tanto blandos como duros, los pequeños robots inspirados en los pepinos de mar pueden superar las limitaciones de los robots que son solo uno u otro y, por lo tanto, tienen el potencial de brindar una mayor utilidad en áreas como el ensamblaje de productos electrónicos e incluso aplicaciones médicas. .

Los investigadores hicieron que los robots navegaran por pistas de obstáculos, retiraran o entregaran objetos a un estómago humano modelo e incluso se licuaran para escapar de una jaula antes de reformarse en su forma humanoide de origen.

“Dar a los robots la capacidad de cambiar entre estado líquido y sólido les da más funcionalidad”, dice el ingeniero Chengfeng Pan de la Universidad China de Hong Kong en China.

Hay muchos usos potenciales para los robots pequeños que pueden navegar por lugares demasiado pequeños o intrincados para que los humanos los manejen con herramientas típicas, desde trabajos de reparación delicados hasta la administración de medicamentos específicos. Pero los materiales duros no son los mejores para navegar en espacios reducidos o en ángulos estrechos, mientras que los robots blandos y más flexibles tienden a ser débiles y más difíciles de controlar.

Para encontrar un compromiso, un equipo de investigadores dirigido por Pan y su colega, Qingyuan Wang de la Universidad Sun Yat-sen en China, buscó inspiración en la naturaleza. Animales como los pepinos de mar pueden alterar la rigidez de sus tejidos para mejorar la capacidad de carga y limitar el daño físico, mientras que los pulpos pueden alterar la rigidez de sus brazos para camuflarse, manipular objetos y moverse.

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Para diseñar un robot que pudiera hacer algo similar, los investigadores necesitaban un material no tóxico que pudiera pasar fácilmente de un estado blando a uno rígido a temperatura ambiente. Se convirtieron en galio, un metal blando que tiene un punto de fusión de 29,76 grados Celsius (85,57 grados Fahrenheit) a presión estándar, unos pocos grados por debajo de la temperatura media del cuerpo humano. Puede derretir galio simplemente sosteniéndolo en su mano.

Los investigadores incrustaron una matriz de galio con partículas magnéticas, creando lo que ellos llaman una «máquina de transición de fase sólido-líquido magnetoactiva».

«Las partículas magnéticas tienen dos roles aquí», dice el ingeniero mecánico Carmel Majidi de la Universidad Carnegie Mellon, uno de los autores principales del artículo del equipo.

«La primera es que hacen que el material sea sensible a un campo magnético alterno, por lo que puedes calentar inductivamente el material y provocar el cambio de fase. Pero las partículas magnéticas también les dan a los robots la movilidad y la capacidad de moverse en respuesta al campo magnético».

Después de probar para ver si la transición de sólido a líquido era reversible (lo era), los investigadores sometieron a sus pequeños robots a una serie de pruebas. Los robots podrían saltar sobre pequeñas zanjas, escalar obstáculos e incluso dividirse para realizar tareas cooperativas moviendo objetos antes de recombinarse y volver a solidificarse.

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Incluso tenían una pequeña versión humanoide, en forma de minifigura de Lego, que se derritió para escapar de una pequeña celda de prisión. filtrándose a través de los barrotes y reformando en el otro lado como un homenaje a una escena de la película Terminator 2.

A continuación, el equipo estudió aplicaciones prácticas. Crearon un modelo de un estómago humano e instruyeron al robot para que tragara y retirara un pequeño objeto que contenía -una forma útil, uno se imagina, de extraer pilas tragadas, por ejemplo- y luego realizar la operación inversa, entregando un objeto en el dirección, el equipo espera poder entregar medicamentos.

Para la reparación de circuitos, los robots podrían navegar y descender en picado sobre los circuitos para actuar como conductores y soldaduras; e incluso actuar como un sujetador, filtrándose en los casquillos de los tornillos roscados y solidificándose, realizando la función de un tornillo sin que nadie necesite sujetarlo en su lugar.

Para aplicaciones del mundo real, la máquina de transición de fase necesitaría algunos ajustes. Por ejemplo, debido a que el cuerpo humano tiene un punto de fusión más alto que el galio puro, un robot diseñado con fines biomédicos podría tener una matriz de aleación a base de galio que elevaría el punto de fusión manteniendo la funcionalidad.

Esto, dicen los investigadores, aún no se ha estudiado en detalle.

«El trabajo futuro debería explorar más a fondo cómo estos robots podrían usarse en un contexto biomédico». majidi dice.

«Lo que estamos mostrando son solo demostraciones únicas, pruebas de concepto, pero se necesitarán muchos más estudios para profundizar en cómo esto podría usarse realmente para la administración de medicamentos o para eliminar objetos extraños».

La investigación ha sido publicada en pregunta.