La biomecánica animal ha servido a lo largo del tiempo como inspiración para el diseño en robótica. Sin embargo, la gran mayoría de las propiedades mecánicas, las capacidades físicas y la flexibilidad de comportamientos observados en la fauna aún no se han logrado aplicar en las estructuras robóticas. En esta línea se centra la robótica biohíbrida: enfocada en estructuras diseñadas artificialmente y combinadas con biosistemas vivos.
Con el objetivo de ahondar en el desarrollo dentro de este ámbito y abrir nuevos horizontes en el campo, la profesora asistente de ingeniería mecánica, Victoria Webster-Wood, liderará un equipo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, la Universidad Northwestern y el Instituto de Tecnología de Georgia para mejorar la fuerza, la vida útil y el control de los actuadores biohíbridos. El grupo de trabajo recibió una subvención de la Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria (MURI) de 6,25 millones de dólares del Departamento de Defensa norteamericano.
Se trata de una iniciativa que aunará diferentes campos de estudio. “El MURI nos permite reunir a un equipo transdisciplinario diverso que abarca materiales, ingeniería biomédica, ingeniería mecánica, informática e ingeniería eléctrica para abordar problemas desafiantes en sistemas biohíbridos”, quiso destacar Jonathan Rivnay, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad Northwestern.
Los avances perseguidos pasan por aplicar los conocimientos existentes acerca del funcionamiento de la musculatura de los animales para aplicarlos de la manera más fidedigna en la investigación
Un proyecto que se ha marcado un horizonte temporal de cinco años con el objetivo de identificar cómo poder combinar materiales vivos, materiales basados en proteínas y materiales de ingeniería para construir bioaccionadores autosuficientes a mayor escala; comprender cómo mantener vivos estos materiales en un entorno del mundo real y determinar cómo aprovechar las estrategias de diseño computacional para mejorar el rendimiento máximo.
Los avances perseguidos pasan por aplicar los conocimientos existentes acerca del funcionamiento de la musculatura de los animales para aplicarlos de la manera más fidedigna en la investigación. “En este momento, nuestros robots biohíbridos corren en placas de Petri e incubadoras estériles”, explica Webster-Wood. “A través de este proyecto, esperamos aprovechar nuestra comprensión de los músculos vivos para crear actuadores basados en músculos más fuertes y útiles”.
“Esta investigación sienta las bases para mover estos actuadores a la traducción”, afirma Webster-Wood. “Esperamos que los actuadores vivos basados en músculos lleguen al punto en que sean lo suficientemente confiables y predecibles como para que alguien pueda seleccionar uno, como lo haría con un motor, y ponerlos en uso en un robot”, ha reflejado con esperanza la profesora de ingeniería mecánica. Además, los actuadores biohíbridos harán posible que los futuros robots crezcan, se desarrollen y sanen mientras operan en el mundo real. La naturaleza del material los hará biodegradables y sostenibles.
“Este proyecto construirá una base de conocimiento científico y herramientas y sistemas valiosos para estos futuros biobots"
Con el apoyo de investigadores de los laboratorios del Departamento de Defensa y el Departamento de Energía de EE.UU., el equipo tiene la intención de mantener la idea de "cómo avanzamos hacia la traducción" en el centro del proyecto para asegurarse de que su trabajo progresa constantemente hacia que se convierta en una realidad su aplicación a nivel mundial.
“La construcción de robótica sostenible, duradera y bioinspirada es uno de los grandes desafíos de ingeniería de las próximas décadas. Este premio es un importante paso adelante para construir sistemas que parecen casi imposibles”, enfatiza Josiah Hester, profesor asociado de computación interactiva y ciencias de la computación en el Instituto de Tecnología de Georgia. “Este proyecto construirá una base de conocimiento científico y herramientas y sistemas valiosos para estos futuros biobots. No puedo esperar para empezar”, confiesa.