Robot excavador inspirado en un crustáceo

Los robots han conseguido un alto grado de movilidad desplazándose por la superficie terrestre, sobre y bajo el agua, en el aire y en el espacio. Sin embargo, es muy poco el progreso que han conseguido avanzando por el subsuelo, o sea excavando y desplazándose a través de la tierra o la arena.

Hay animales, como por ejemplo lombrices, topos y algunos crustáceos, que pasan buena parte de su tiempo bajo tierra y que avanzan a través de ella excavando. Unos científicos se han inspirado en uno de estos animales para crear un pequeño robot que, esencialmente, hace lo mismo.

El equipo de Laura Treers y Hannah Stuart, de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, se ha inspirado en el crustáceo de la especie Emerita analoga para crear y probar uno de los primeros robots con patas que puede autoenterrarse verticalmente. Este robot excavador, llamado EMBUR (EMerita BUrrowing Robot), se sirve de un novedoso diseño de patas para conseguir un movimiento descendente que emula la forma en que ese crustáceo se entierra en la arena de la playa.

Avanzar en vertical hundiéndose en un terreno, aunque sea de arena suelta, es difícil. Cuanto más profundo excava un animal (o un robot), más fuerza ejercen los granos, dificultando cada vez más la excavación.

Para superar este reto, los investigadores diseñaron las patas del robot de tal modo que experimentaran una fuerza mucho mayor en una dirección que en otra. Al igual que un nadador, las patas de este robot se expanden para ejercer grandes fuerzas durante la brazada de avance, pero se pliegan y retraen durante la brazada de retorno.

El robot EMBUR autoenterrándose en un suelo de pruebas en el laboratorio de Hannah Stuart. (Foto: Adam Lau / Berkeley Engineering)

Recientemente se han producido algunos progresos en la creación de patas anisotrópicas para medios granulares, pero Treers afirma que esta es la primera vez que se han implementado con éxito en un robot de este tipo.

Treers y sus colegas también tuvieron que idear una forma de evitar que los granos de arena entraran en los mecanismos del EMBUR y los atascaran. De nuevo se inspiraron en el crustáceo Emerita analoga.

El equipo de investigación creó una cutícula, que es análoga a una membrana presente en esos crustáceos. Se trata de un material suave y flexible que recubre las aberturas de las articulaciones para evitar que los granos se introduzcan en su interior, pero que permite el libre movimiento de dichas articulaciones.

El nuevo robot, u otros derivados de él, podrían utilizarse algún día en diversas industrias y áreas de estudio. Entre sus aplicaciones se encuentran la medición de la calidad del suelo de posibles emplazamientos agrícolas, la ingeniería geotécnica, la recogida de datos del fondo marino, así como infinidad de labores que incluyen excavar y construir. Además, podrían servir como pequeños anclajes desplegables desde vehículos marinos o desde rovers circulando en terrenos de otros mundos.

Treers y sus colegas exponen los detalles técnicos de su robot EMBUR en la revista académica Frontiers in Robotics and AI, bajo el título “Mole crab-inspired vertical self-burrowing”. (Fuente: NCYT de Amazings)