En un avance sorprendente dentro del mundo de la robótica, un equipo de investigadores en los Países Bajos ha desarrollado un robot blando que desafía las convenciones tradicionales: funciona sin cerebro electrónico y se mueve únicamente gracias al aire. Esta innovación representa un cambio radical en cómo entendemos el movimiento autónomo en máquinas, apoyándose en principios físicos y diseño ingenioso para lograr comportamientos naturales, similares a los animales vivos. La mayoría de los robots existentes dependen de sistemas de control centralizados que utilizan inteligencia artificial o programación para coordinar sus movimientos. Estos cerebros electrónicos requieren sofisticados sensores y algoritmos que interpretan el entorno, pero suelen ser lentos en reaccionar y producen movimientos rígidos, poco naturales. En contraste, el robot desarrollado por científicos de AMOLF en Ámsterdam, una institución dedicada a la física molecular y atómica, escapa de esta rigidez y logra una fluidez de movimiento similar a la de los seres vivos.
La idea nació casi por accidente. Alberto Comoretto, investigador principal del proyecto, describe cómo mientras intentaba detener el flujo de aire en un tubo doblado, este comenzó a oscilar a alta frecuencia, produciendo un sonido fuerte e inesperado. Al grabar el fenómeno con una cámara de alta velocidad, se observó una interacción fascinante entre la presión del aire y la deformación física del tubo que generaba movimientos periódicos y asimétricos sin intervención externa. Este efecto recordaba al movimiento natural de organismos vivos, desde microorganismos hasta animales complejos. Inspirados por el fenómeno, el equipo construyó un robot con una estructura impresa en 3D que contenía cuatro tubos flexibles actuando como patas.
Cada tubo se doblaba en su extremo formando lo que serían las extremidades del robot, impulsadas por oscilaciones originadas por el flujo de aire. La presión del aire se ajustaba para controlar la frecuencia y la velocidad de estos movimientos, permitiendo que el robot corriera, esquivara obstáculos e incluso nadara. Lo más sorprendente fue que la sincronización entre las patas no tuvo que ser programada. Al conectar los cuatro tubos a la misma fuente de aire, las variaciones de presión generaron una interacción que sincronizaba automáticamente los movimientos. Esta cooperación emergente recuerda a la famosa sincronización de metrónomos en una base móvil, donde la dinámica física misma genera coordinación sin necesidad de control central.
Así, el robot podía cambiar su forma de caminar como un pequeño antílope y nadar separando los movimientos de sus extremidades de forma natural. El diseño así evita la necesidad de complejos sistemas electrónicos y permite que el cuerpo del robot interactúe directamente con su entorno usando únicamente las propiedades físicas del aire y la estructura mecánica. Este concepto es un paso audaz hacia un futuro donde los robots puedan adaptarse al medio ambiente sin requerir procesamiento digital intensivo ni programación complicada. Sin embargo, no todo ha sido fácil. El consumo de energía ha sido un desafío importante en esta tecnología.
La primera versión del robot dependía de una manguera que suministraba aire comprimido mediante una bomba potente, con un consumo eléctrico de 85 vatios, lo que limitaba significativamente su autonomía y usabilidad. Para superar esto, el equipo rediseñó el sistema, reduciendo las extremidades a dos y optimizando la forma y flexibilidad de los tubos para necesitar menor presión de aire. Este cambio logró reducir el consumo a apenas 0.06 vatios por extremidad, permitiendo el desarrollo de una versión autónoma con batería y una pequeña bomba de aire incorporada. Esta versión menos dependiente del cableado externo puede moverse de forma independiente y utilizar sensores simples de luz para responder a estímulos externos.
Por ejemplo, si el robot detecta un entorno más luminoso, puede seguir la fuente de luz o salir de una habitación oscura, lo que abre la puerta a capacidades de navegación básica sin necesidad de cerebro electrónico complejo. A pesar del progreso, el equipo reconoce que sigue habiendo desafíos por resolver. La capacidad de controlar comportamientos específicos aún resulta limitada, ya que el robot reacciona instintivamente al contacto con objetos o cambios de medio, pero sin que estas respuestas sean programadas explícitamente. Por ejemplo, cuando tropieza con una pared, gira espontáneamente hacia la izquierda, y cuando cae al agua, comienza a nadar en reversa. Entender cómo diseñar sistemas robóticos que exhiban comportamientos deseados y controlados mediante la física y el diseño mecánico es uno de los próximos grandes objetivos.
Esta nueva forma de concebir la robótica tiene implicaciones potencialmente revolucionarias. Al reemplazar costosos sistemas electrónicos por mecanismos suaves que interactúan con su entorno a través de la física del aire y materiales flexibles, el diseño puede reducir costos, aumentar la fiabilidad y disminuir el consumo energético. Además, al estar basados en principios naturales de movimiento y adaptación, estos robots blandos podrían operar de manera más eficiente en entornos complejos y desconocidos. Más allá de la locomoción, el equipo de AMOLF explora aplicaciones como la creación de cuerpos blandos artificiales que interactúen con sistemas biológicos, por ejemplo, corazones artificiales que se adapten automáticamente a la presión sanguínea sin necesidad de software para actualizaciones constantes. Este enfoque podría transformar dispositivos médicos implantables, haciéndolos más seguros y efectivos.
