Sistema robótico blando puede crecer como plantas para permitir el acceso quirúrgico a áreas difíciles de alcanzar

Los robots de crecimiento blando pueden crear material nuevo y "crecer" a medida que se mueven. Estas máquinas podrían usarse para operaciones en áreas remotas donde los humanos no pueden ir, como inspeccionar o instalar tubos subterráneos o navegar dentro del cuerpo humano para aplicaciones biomédicas. Los robots de crecimiento blando actuales arrastran un rastro de material sólido detrás de ellos y pueden usar calor y/o presión para transformar ese material en una estructura más permanente, muy parecido a cómo una impresora 3D se alimenta de filamento sólido para entregar su producto con forma. Sin embargo, el rastro de material sólido es más difícil de llevar por curvas y giros, lo que dificulta que los robots naveguen por terrenos con obstáculos o caminos sinuosos. Los científicos ahora han desarrollado un proceso de extrusión inspirado en plantas, el primero de su tipo, que permite el crecimiento de material sintético. El nuevo enfoque permitirá a los investigadores construir mejores robots blandos que puedan navegar por lugares de difícil acceso, terrenos complicados y potencialmente, áreas dentro del cuerpo humano.

Un equipo interdisciplinario de científicos e ingenieros de la Universidad de Minnesota (Minneapolis, MN, EUA) desarrolló el nuevo medio de extrusión, un proceso en el que el material es empujado a través de una abertura para crear una forma específica. El uso de este nuevo proceso le permite al robot crear su material sintético a partir de un líquido en lugar de un sólido. Los investigadores se inspiraron en cómo crecen las plantas y los hongos. Las plantas usan agua para transportar los componentes básicos que se transforman en raíces sólidas a medida que la planta crece hacia afuera.

Los investigadores pudieron imitar este proceso con material sintético utilizando una técnica llamada fotopolimerización, que utiliza la luz para transformar los monómeros líquidos en un material sólido. Usando esta tecnología, el robot blando puede navegar más fácilmente por obstáculos y caminos sinuosos sin tener que arrastrar ningún material sólido detrás de él. Este nuevo proceso también tiene aplicaciones en la fabricación. Dado que la técnica de los investigadores solo usa líquido y luz, las operaciones que usan calor, presión y maquinaria costosa para crear y dar forma a los materiales, pueden no ser necesarias.

“Nos inspiró mucho cómo crecen las plantas y los hongos”, dijo Matthew Hausladen, primer autor del artículo y candidato a Ph.D. en la Facultad de Ciencias e Ingeniería. “Tomamos la idea de que las plantas y los hongos agregan material al final de sus cuerpos, ya sea en las puntas de sus raíces o en sus nuevos brotes, y trasladamos eso a un sistema de ingeniería”.

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Universidad de Minnesota