Inteligencia Artificial Física en Robótica Suave: Nuevos Avances
15/07/2024,
Créditos de las imagenes: BGU press room.
La robótica suave, o «soft robotics» en inglés, es una subdisciplina de la robótica que se centra en la creación de robots con materiales flexibles y deformables, en contraste con los materiales rígidos tradicionalmente utilizados en la robótica convencional. Estos robots se inspiran en organismos naturales, como los pulpos, gusanos y otros animales invertebrados, que utilizan cuerpos blandos para moverse y adaptarse a su entorno.
Ahora, investigadores, dirigidos por el Dr. Aslan Miriyev, han desarrollado innovadores sensores de materiales multifuncionales que emulan las complejas capacidades de los sistemas naturales. avanzando en el campo de la IA física.
A diferencia de la IA digital, que se centra en la computación y los procesos de datos, la IA física (PAI) combina estructuras físicas con inteligencia computacional para crear robots blandos autónomos y realistas capaces de interactuar dinámicamente con su entorno.
Los robots del futuro:
La multifuncionalidad es una característica central del PAI, similar a las funciones multifacéticas de varios órganos y componentes naturales.Los enfoques tradicionales para la creación de dispositivos multifuncionales sintéticos a menudo han dado como resultado conjuntos de características incompletos, lo que hace difícil alcanzar un verdadero rendimiento bio-análogo.
El desarrollo de materiales que puedan responder a diferentes estímulos, su fabricación aditiva precisa y la capacidad de procesar señales a través de diferentes mecanismos internos son cruciales para lograr este objetivo.
El equipo del Dr. Miriyev ha logrado un avance significativo al desarrollar materiales compuestos de alta conductividad iónica-electrónica mixta (ISMC) imprimibles en 3D que exhiben una multifuncionalidad bioanáloga.
Los ISMC pueden transferir cargas a través de iones y electrones, lo que les permite procesar diversas señales al mismo tiempo.
Hechos de ionogeles de alta conductividad y nanotubos de carbono de pared simple, estos materiales se pueden imprimir en 3D con precisión en formas complejas, lo que los hace ideales para crear dispositivos multifuncionales versátiles y suaves.
«Estos sensores bioanálogos tienen enormes aplicaciones potenciales en campos que requieren capacidades de detección precisas y multifuncionales«, nos dice el Dr. Miriyev.
“Las posibilidades son enormemente amplias, desde la robótica, donde pueden contribuir a interacciones más realistas y receptivas, hasta la atención sanitaria, donde podrían usarse en herramientas de diagnóstico avanzadas.
Nuestros sensores multifuncionales basados en ISMC, imprimibles con precisión en 3D, pueden mejorar significativamente la forma en que abordamos las aplicaciones sensoriales en diversos campos”.
Capacidades nunca antes vistas:
Los hallazgos se publicaron en el Chemical Engineering Journal en un artículo titulado «Compuestos de ionogel de alta conductividad mixta imprimibles en 3D para dispositivos multifuncionales blandos».
El autor principal, el Dr. Sergey Nechausov, utilizó líquidos iónicos a base de imidazolio dentro de una matriz de fotopolímero para lograr una alta conductividad iónica y electrónica.
Los ISMC resultantes se presentaron como sensores micro-piramidales multi-funcionales de presión y temperatura con alta sensibilidad en amplios rangos de temperatura y presión.
«Gracias a la composición química de los ISMC y al comportamiento fotorreológico avanzado, podemos imprimir en 3D con precisión sensores multifuncionales de casi cualquier forma«, afirmó el Dr. Nechausov.
“Estos sensores pueden funcionar tanto con CA como con CC, y su capacidad para proporcionar respuestas precisas y distintas a múltiples estímulos los hace muy versátiles.
Nuestros sensores permiten que los sistemas inteligentes interactúen con su entorno de formas más complejas y matizadas”.
Los investigadores planean perfeccionar aún más estos sensores, explorar funcionalidades adicionales y mejorar su rendimiento para una gama más amplia de aplicaciones.
Los desarrollos futuros incluyen la creación de pieles artificiales imprimibles en 3D y la adición de capacidades de actuación para desarrollar sistemas blandos corporales inteligentes para robótica blanda, háptica, atención médica y más.
También pretenden integrar métodos basados en el aprendizaje para controlar estos sistemas sensoriomotores, avanzando hacia una autonomía robótica suave.
La robótica suave es un campo emergente y en rápido desarrollo que promete revolucionar la manera en que los robots interactúan con el mundo y con los humanos.
Características Principales de la Robótica Suave
Materiales Flexibles: Se utilizan materiales como siliconas, geles y polímeros que pueden deformarse y recuperar su forma original. Estos materiales permiten que los robots puedan realizar movimientos más naturales y adaptativos.
Seguridad: Los robots blandos son más seguros para interactuar con humanos ya que tienen menos riesgo de causar daños debido a su naturaleza flexible y suave.
Adaptabilidad: Estos robots pueden adaptarse a diferentes formas y superficies, lo que los hace ideales para tareas donde se requiere un alto grado de conformabilidad y manipulación delicada.
Mecanismos de Movimiento: A menudo, los robots blandos utilizan actuadores neumáticos, hidráulicos o de memoria de forma para generar movimiento. Estos actuadores permiten que el robot se mueva de manera similar a los músculos de los animales.Aplicaciones de la Robótica Suave
Medicina y Cirugía: Los robots blandos se utilizan para crear dispositivos médicos que pueden navegar por el interior del cuerpo humano sin causar daño, como endoscopios y catéteres.
Manipulación de Objetos Delicados: En la industria alimentaria y de manufactura, estos robots pueden manipular frutas, verduras y otros objetos frágiles sin dañarlos.
Exploración y Rescate: Su capacidad para adaptarse a entornos irregulares y moverse por espacios confinados los hace útiles en misiones de búsqueda y rescate.
Prototipos de Investigación: Los robots blandos son utilizados en investigaciones científicas para estudiar la locomoción y otros principios biológicos.