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Materiales robóticos que cambian con el mundo que los rodea

Puentes que se auto-arreglan, zapatos que se optimizan para andar o coches de camuflaje


Científicos de la Universidad de Colorado en Boulder (EE.UU.) están desarrollando materiales robóticos, o inteligentes, que actúan por su cuenta según el entorno. El objetivo es crear, por ejemplo, prótesis con un sentido realista del contacto, puentes que detectan y reparan su propio daño, o vehículos con capacidades de camuflaje.




Higuera de Bengala, fuente de inspiración para el presente trabajo. Fuente: Wikipedia.
Higuera de Bengala, fuente de inspiración para el presente trabajo. Fuente: Wikipedia.
Prótesis con un sentido realista de contacto. Puentes que detectan y reparan su propio daño. Vehículos con capacidades de camuflaje.

Avances en la ciencia de los materiales, algoritmos distribuidos y procesos de fabricación están trayendo cada vez más estas cosas a la realidad de cada día, según un estudio publicado en la revista Science por Nikolaus Correll, profesor ayudante de ciencias de la computación, y el investigador ayudante Michael McEvoy, ambos de la Universidad de Colorado en Boulder (EE.UU.).

Los "materiales robóticos" que están siendo desarrollados por Correll y otros laboratorios a menudo se inspiran en la naturaleza, señala Correll, en la nota de prensa de la universidad, recogida por EurekAlert!.

"Nos fijamos en organismos como la sepia, que cambian su apariencia dependiendo de su entorno, o la higuera de Bengala, cuyas raíces crecen por encima del suelo para apoyar el creciente peso del tronco", explica Correll. "Nos preguntamos qué haría falta para diseñar estos sistemas."

Los materiales robóticos requieren una estrecha integración entre sensores, computación y cambiar realmente las propiedades de los materiales del material subyacente. Aunque ya hay materiales que pueden programarse para cambiar algunas de sus propiedades en respuesta a estímulos específicos, los materiales robóticos pueden percibir estímulos y determinar cómo responder por su cuenta.

Piel artificial

Correll y McEvoy utilizan el ejemplo de una piel artificial equipada con micrófonos que analizaría los sonidos de una textura frotando la piel y enviaría la información de vuelta a la computadora central sólo cuando ocurrieran eventos importantes.

"El sistema sensorial humano filtra automáticamente cosas como la sensación de la ropa rozando la piel", explica Correll. "Una piel artificial con posiblemente miles de sensores podría hacer lo mismo, y sólo informaría a un "cerebro" central si tocara algo nuevo."

Aunque todos estos materiales son posibles, los autores advierten de que las técnicas de fabricación siguen siendo un desafío.

"En este momento, estamos en condiciones de hacer estas cosas en el laboratorio en una escala muy grande, pero no podemos escalar hacia abajo", reconoce Correll.

Educación

Este campo también se enfrenta a una brecha educativa, según los autores. El desarrollo de materiales robóticos requiere conocimientos interdisciplinarios que actualmente no los proporcionan los currículos de ciencia de los materiales, de informática o de robótica por sí solos.

En CU-Boulder, Correll está abordando ese vacío con una asigntatura de primer año de proyectos de ingeniería llamada Materiales que piensan. "Exponemos a los estudiantes de ingeniería tanto a los materiales como a la informática, sin importar sus antecedentes", dice.

A la larga, Correll cree que los materiales robóticos serán utilizados en artículos de uso diario, como plantillas de zapatos que podrían detectar la presión y adaptar su rigidez para adaptarse a caminar o correr.

"Si bien podemos imaginar un material de este tipo que consista de pequeños parches, cada uno de los cuales incluya un sensor y una pequeña computadora, nos cuesta imaginar que una pieza compleja de tecnología como esa pueda ser asequible", dice. "Creo que los últimos 10 años de avances en los teléfonos inteligentes han demostrado lo contrario."

Referencia bibliográfica:

M. A. McEvoy, N. Correll. Materials that couple sensing, actuation, computation, and communication. Science (2015). DOI: 10.1126/science.1261689.

Lunes, 23 de Marzo 2015
EurekAlert!/T21
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