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Transformar la robótica blanda con robots sensibles al dolor, autorreparables y sostenibles

Un grupo de investigadores desarrolla la nueva generación de robots blandos capaces de detectar si sufren daños y tomar las medidas necesarias para repararse temporalmente.

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Cuando las personas y los animales se hacen daño, por ejemplo un corte, son capaces de curarse con el paso del tiempo. Sin embargo, los robots averiados suelen necesitar piezas de repuesto. Ello no solo repercute en el medio ambiente, sino que dichas piezas pueden resultar caras. El equipo del proyecto SHERO, financiado con fondos europeos, se planteó como objetivo radical desarrollar dispositivos robóticos blandos totalmente autónomos y capaces de autorrepararse. Para ello se integraron en robots blandos materiales funcionales de ingeniería, sensores inteligentes y capacidades activas de actuación y control. «Nuestro objetivo ambicioso era desarrollar sistemas robóticos integrales capaces de sentir el dolor, reaccionar de forma inteligente para aliviarlo, tomar las medidas necesarias para reparar el daño y restablecer todas las funciones, realizar una rehabilitación y, por último, volver a ponerse en marcha», explica Bram Vanderborght, coordinador del proyecto en la Universidad Vrije de Bruselas e imec, un centro líder en innovación nanoelectrónica y tecnologías digitales. El equipo de SHERO utilizó un planteamiento integrado sin precedentes formado por varias innovaciones tecnológicas fundamentales en la cadena de valor.

El potencial de los robots blandos

«La necesidad de contar con robots capaces de interactuar de forma segura con personas y objetos delicados ha propiciado la aparición del ámbito de la “robótica blanda” tanto en el mundo académico como en la industria», señala Vanderborght. Los robots blandos se construyen con materiales flexibles, como siliconas y poliuretanos. Se utilizan en diversas industrias como pinzas blandas y manipuladores que permiten sujetar objetos blandos y delicados. Sin embargo, el material blando utilizado para estos robots es muy susceptible a los daños, lo cual limita mucho su vida útil. «Además, la mayoría de los materiales blandos tienen un escaso potencial de reciclaje», añade Vanderborght.

Hacer realidad el objetivo

Una de las soluciones para los robots blandos es utilizar polímeros autorreparables. Sin embargo, no todos son adecuados para su uso en la robótica blanda. Aunque los enlaces covalentes dinámicos, como las redes elastoméricas basadas en la reacción Diels-Alder, se han considerado apropiados. «En el proyecto, sintetizamos y caracterizamos polímeros autorreparables basados en redes Diels-Alder, redes basadas en enlaces de hidrógeno y redes basadas en reacciones de intercambio de vitrímeros», resume Vanderborght. Además, se realizó la síntesis y caracterización de redes reversibles con funcionalidad adicional utilizando partículas conductoras en material de polímeros autorreparables para desarrollar sensores integrados y rellenos magnéticos en redes reversibles. «Para ir más allá del estado de la técnica en el ámbito de la fabricación y responder a las distintas necesidades industriales, hemos desarrollado técnicas de procesamiento específicas que utilizan métodos de fabricación por adición, pero que también incluyen el moldeado, la fundición, el corte con láser y la soldadura», añade Vanderborght. Estos materiales y técnicas de procesado innovadores se mostraron en varios demostradores de robótica blanda, uno de los cuales era una pinza. La pinza robótica, compuesta por materiales con diferentes propiedades mecánicas, con control inteligente sufrió daños en condiciones controladas. Los resultados mostraron que podía repararse y era capaz de reanudar sus tareas originales.

Un nuevo tipo de confianza en los productos de la Unión Europea

«La principal innovación de nuestros materiales autorregenerativos es el aumento de la reutilización del producto existente mediante la prolongación de su vida útil. Además, dichos materiales pueden reciclarse», subraya Vanderborght. Por ello, la labor de SHERO contribuye al plan de acción para la economía circular por una Europa más limpia y más competitiva de la Unión Europea (UE). «Gracias a los robots blandos autorreparables, en SHERO se desarrollará un nuevo tipo de confianza sobre los productos de la UE, conscientes de que su rendimiento funcional no depende —como hasta ahora— de la detección y reparación humanas», concluye Vanderborght. En cuanto a los próximos pasos, el equipo del proyecto está perfeccionando su tecnología e investigando qué otros ámbitos de aplicación, además de los robots blandos, pueden beneficiarse de ella.

Palabras clave

SHERO, robots blandos, robótica blanda, polímeros autorreparables, robots autorreparables, pinza robótica, fabricación por adición, plan de acción para la economía circular

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