Virginia Tech ha desarrollado un guante inspirado en un pulpo capaz de agarrar objetos bajo el agua de forma segura. La investigación aparece en portada de Science Advances.
Los seres humanos no están naturalmente equipados para prosperar en un entorno submarino. Usamos tanques para respirar, trajes de neopreno para proteger y calentar nuestros cuerpos y gafas para ver con claridad. En tal entorno, la mano humana tampoco está bien equipada para sujetar cosas. Cualquiera que haya tratado de sujetar un pez que se retuerce testificará que los objetos bajo el agua son difíciles de agarrar con nuestros dedos terrestres.
«Hay momentos críticos en los que esto se convierte en una responsabilidad», dijo en un comunicado Micheal Bartlett, profesor asistente en el departamento de ingeniería mecánica. «La naturaleza ya tiene algunas soluciones excelentes, por lo que nuestro equipo buscó ideas en el mundo natural. El pulpo se convirtió en una opción obvia para la inspiración».
Los buzos de rescate, los arqueólogos submarinos, los ingenieros de puentes y los equipos de salvamento utilizan sus manos para extraer personas y objetos del agua. Las manos humanas con menos capacidad para sujetar objetos resbaladizos deben recurrir al uso de más fuerza, y un agarre de hierro a veces puede comprometer esas operaciones. Cuando se requiere un toque delicado, sería útil tener manos hechas para el agua.
Esos son los mismos apéndices que Bartlett y sus colegas investigadores intentaron construir. Su equipo en el Laboratorio de Estructuras y Materiales Blandos adaptó soluciones biológicas a nuevas tecnologías hechas de materiales blandos y robótica.
El pulpo es una de las criaturas más singulares del planeta, equipado con ocho brazos largos que pueden agarrar innumerables cosas en un entorno acuático. En una hermosa integración de herramientas prácticas e inteligencia, estos brazos están cubiertos con ventosas controladas por los sistemas muscular y nervioso del animal marino.
Cada ventosa, con la forma del extremo de un émbolo, contribuye con una poderosa capacidad de arrebatar. Después de que el borde exterior ancho de la ventosa se sella con un objeto, los músculos se contraen y relajan el área ahuecada detrás del borde para agregar y liberar presión. Cuando muchos de los retoños están enganchados, se crea una fuerte unión adhesiva de la que es difícil escapar.
«Cuando observamos el pulpo, el adhesivo ciertamente se destaca, activándose rápidamente y liberando la adhesión a pedido», dijo Bartlett. «Sin embargo, lo que es igual de interesante es que el pulpo controla más de 2.000 ventosas en ocho brazos mediante el procesamiento de información de diversos sensores químicos y mecánicos. El pulpo realmente está reuniendo capacidad de ajuste de adhesión, detección y control para manipular objetos bajo el agua».
El diseño fue creado para realizar la misma función que la ventosa de un pulpo: activar una unión confiable a los objetos con una ligera presión, ideal para adherirse a superficies planas y curvas.
Habiendo desarrollado los mecanismos adhesivos, también necesitaban una forma en que el guante detectara los objetos y activara la adhesión. Para esto, trajeron al profesor asistente Eric Markvicka de la Universidad de Nebraska-Lincoln, quien agregó una serie de sensores ópticos de proximidad micro-LIDAR que detectan la distancia a un objeto. Luego, las ventosas y LIDAR se conectaron a través de un microcontrolador para emparejar la detección del objeto con el compromiso de la ventosa, imitando así los sistemas nervioso y muscular de un pulpo.
El uso de sensores para acoplar las ventosas también hace que el sistema sea adaptable. En un ambiente natural, un pulpo enrolla sus brazos alrededor de peñascos en rocas y superficies, adhiriéndose a caparazones lisos y percebes ásperos. El equipo de investigación también quería algo que se sintiera natural para los humanos y les permitiera recoger cosas sin esfuerzo, adaptándose a diferentes formas y tamaños como lo haría un pulpo. Su solución fue un guante con ventosas sintéticas y sensores estrechamente integrados, una armonía de sistemas portátiles que agarran muchas formas diferentes bajo el agua. Lo llamaron Octo-guante.
«Al fusionar materiales adhesivos suaves y receptivos con componentes electrónicos integrados, podemos agarrar objetos sin tener que apretarlos», dijo Bartlett. «Hace que el manejo de objetos húmedos o bajo el agua sea mucho más fácil y natural. La electrónica puede activar y liberar la adhesión rápidamente. Simplemente mueva su mano hacia un objeto, y el guante hace el trabajo de agarrarlo. Todo se puede hacer sin que el usuario presione un solo botón».
