Mientras todos los ojos estaban puestos en el dramático descenso de la NASA Rover de perseverancia el mes pasado, un equipo envió un robot en otro mundo extraño, uno más cercano a casa: el mar profundo.

Con sus imponentes montañas submarinas, espectaculares características geológicas y criaturas únicas, muchas de las cuales siguen siendo misteriosas, las profundidades marinas son el último entorno inexplorado de la Tierra. La inaccesibilidad no es sorprendente. Hundir a cualquier intrépido explorador en aguas ennegrecidas significa enfrentar temperaturas heladas y una presión aplastante. ¿Alguna vez escuchaste el sonido del metal crujiendo bajo presión? Es absolutamente aterrador. Sin protección, los débiles componentes electrónicos de un robot no tienen ninguna posibilidad.

Sin embargo, a pesar de estas condiciones hostiles, la biología encontró una forma de prosperar. Y los científicos han tomado nota. Inspirado por un pez de aguas profundas, un equipo de China diseñó un robot autónomo suave que puede resistir las duras condiciones del mínimo más bajo: el fondo de la Fosa de las Marianas. El cuerpo del robot se asemeja más o menos a una raya, con dos aletas grandes y una cola que le permite maniobrar fácilmente a través de las aguas circundantes.

En lugar de tener un solo "cerebro", la delicada electrónica del robot se extiende a través de su cuerpo de silicio, similar al sistema nervioso de los gusanos. Este diseño elimina la necesidad de estuches resistentes a la presión pesados ​​y torpes, explicado Drs. Cecilia Laschi y Marcello Calisti de la Universidad Nacional de Singapur y la Universidad de Lincoln, respectivamente, que no participaron en el trabajo.

No es solo una charla teórica. El equipo puso a prueba su robot, hundiéndolo hasta el fondo de la Fosa de las Marianas, la parte más profunda del océano. El robot prosperó, aleteando en sus alrededores y quizás intrigando o desconcertando a los animales marinos nativos.

El robot "empuja los límites de lo que se puede lograr", dijeron Laschi y Calisti. El mar profundo es una mina de oro de biología única, enormes características geológicas y recursos minerales. Con un robot suave pero duro como las uñas, finalmente podemos tener una manera de explorar profundidades oceánicas inexploradas.

Bajo presión

Maniobrar por la Fosa de las Marianas es más difícil que escalar el Monte Everest sin oxígeno.

El Challenger Deep, a más de 35,000 pies bajo el nivel del mar, representa el punto más bajo de la trinchera. La presión allí es difícil de entender: aproximadamente mil veces la presión atmosférica normal al nivel del mar, o descrita de manera más colorida como "un elefante parado en tu pulgar."

Estas locas presiones son la razón por la que los equipos de exploración de aguas profundas normalmente se hacen cumplir estrictamente. “Los robots y las máquinas rígidos requieren recipientes a presión” para encapsularlos, explicaron los autores, que a menudo están hechos de material metálico voluminoso y engorroso. Navegar por estas profundidades termina como un juego de ponerse al día, en el que el grosor y las dimensiones de estos recintos deben escalar para hacer frente a la creciente presión. Aun así, las condiciones extremas de las profundidades marinas facilitan las fallas estructurales.

Para cuando los bots clásicos llegan al Challenger Deep, son básicamente robots rígidos que usan guantes de metal pesado, torpes y poco naturales. No encajan con el entorno que los rodea, con armas pesadas y hélices que pueden dañar potencialmente cualquier muestra marina, coral u otra que recojan.

Una bombilla de relámpago

Fue entonces cuando los ingenieros marinos recurrieron a robots blandos. Inspirándose en los animales marinos que se mueven con gracia a través de su entorno (el pulpo es uno de los favoritos), los científicos utilizaron silicona y otros materiales flexibles para construir estructuras blandas que pueden estirarse y moverse con facilidad.

"Suave los robots son intrínsecamente más seguras que sus contrapartes rígidas convencionales ”, con un montón de capacidades mejoradas, dijeron Laschi y Calisti. Por ejemplo, pueden meterse en espacios reducidos, escalar a través de superficies irregulares e interactuar con la vida silvestre de una manera más natural.

La chispa de inspiración del equipo llegó con el descubrimiento de un pez blando de aguas profundas en 2014, el pez caracol Mariana hadal. La criatura transparente, parecida a un gusano, tiene el hocico de un cachorro y aletas que se extienden desde su cabeza. ¿Su hábitat favorito? Más de 26,000 pies de profundidad en la Fosa de las Marianas. Su descubridor, el Dr. Mackenzie Gerringer de la Universidad Estatal de Nueva York, pronto reconstruyó el extraño animal utilizando impresión 3D para comprender mejor cómo se impulsa a nadar.

El nuevo estudio tomó notas del pez caracol, que diseñó un robot similar con la capacidad de soportar una tremenda presión mientras nada de forma autónoma. El cuerpo del robot tiene forma de pez con dos aletas batientes. Las aletas están unidas al núcleo blando del bot con "músculos" o un material suave y elástico que convierte la energía eléctrica en movimiento. El bot tiene una batería para almacenar el "jugo" necesario para su movimiento. Cuando la batería dispara una corriente eléctrica, estimula los "músculos" para que se contraigan. Debido a que los "músculos" están enganchados a las aletas con unos pequeños conectores sólidos, el movimiento muscular se traduce en un aleteo completo de la aleta, lo que impulsa al robot a nadar hacia adelante.

El robot con forma de pez no es un corredor de velocidad. Cuando se probó en un laboratorio donde nadaba alrededor de un poste, logró un poco menos de la mitad de la longitud del cuerpo por segundo, lo que está en línea con otros robots blandos, pero es un poco más lento.

Sin embargo, lo que destaca es su capacidad para lidiar con la presión aplastante. Vetando la idea de protectores rígidos de metal, el equipo separó los componentes eléctricos dentro del cuerpo de silicio, de manera similar a cómo el pez caracol hadal organiza su cráneo. El cráneo del pez caracol no está completamente fusionado, lo que le proporciona un grado de maleabilidad para que la presión sobre el cráneo pueda igualarse a la presión exterior.

Esta marcada desviación de lo habitual, reunir todos los dispositivos electrónicos en un solo "cerebro", dio sus frutos. Las pruebas de laboratorio y las simulaciones descubrieron que una configuración extendida reducía la presión en cualquier interfaz entre los componentes, lo que significa que el "cerebro" del robot actuaba más como un sistema nervioso flexible que como un sistema nervioso rígidamente atado.

Fuera en el mundo real

El equipo no se detuvo en las pruebas de laboratorio. Optaron por lo real: pruebas de campo en el mundo real. En total, colocaron su robot en tres entornos diferentes: alrededor de 230 metros en un lago, más de 10,000 metros en el mar de China Meridional y, finalmente, el desafío definitivo, el Challenger Deep.

En las dos primeras pruebas, al robot se le permitió nadar libremente, a una velocidad de aproximadamente dos pulgadas por segundo como máximo. Para la prueba de la Fosa de las Marianas, el robot se conectó a un robot submarino convencional para soporte y fotografías mientras batía sus alas. Bajo una presión extrema, el bot funcionó a las mil maravillas.

El bot podría cambiar las reglas del juego en la forma en que exploramos las profundidades del mar, especialmente su abundante y extraña vida marina. En comparación con las pinzas robóticas metálicas tradicionales, el robot blando puede manipular con delicadeza los especímenes vivos sin asustarlos ni dañarlos.

“Allana el camino para una nueva generación de exploradores de aguas profundas”, dijeron Laschi y Calisti.

Hay mucho que mejorar. Una cosa es la velocidad. Aunque es autoalimentado y controlado, el robot de trinchera nada más lento que los robots submarinos reportados anteriormente. Es más sensible, ya que puede ser arrastrado fácilmente por las corrientes submarinas. De cara al futuro, también deberá estar equipado con cámaras y sensores inteligentes para capturar su entorno. Aun así, el robot "sienta las bases para las futuras generaciones de exploradores de aguas profundas resistentes y confiables", dijeron Laschi y Calisti.

A largo plazo, enjambres de bots de trincheras podrían desvelar los misterios de las profundidades marinas mientras controlan su salud. Los robots blandos podrían navegar de manera segura por los bosques de coral o las cuevas submarinas, recogiendo especímenes sin dañar el medio ambiente. También podrían extenderse por el lecho marino para monitorear la contaminación, los microplásticos o los cambios en la vida marina. Pero más fundamentalmente, como los ejércitos de exploradores de Marte, finalmente podemos tener una manera de explorar los misterios que se esconden en las profundidades de nuestros grandes océanos. ¿Quién sabe lo que encontraremos?

Crédito de la imagen: Li y otros/NPG Press

Coinsmart. Mejor Bitcoin-Börse en Europa
Fuente: https://singularityhub.com/2021/03/09/this-stingray-like-soft-robot-went-35000-feet-below-sea-level-and-thrived-there/