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Gusanos y babosas inspiran dispositivos robóticos
(NC&T) Basándose en cómo las babosas, sanguijuelas y lombrices de tierra se desplazan por sus entornos y agarran objetos, un equipo de biólogos e ingenieros de la Universidad de Case Western Reserve ha desarrollado dos dispositivos robóticos flexibles con potencial para hacer que procedimientos médicos invasivos como la colonoscopia, sean más seguros para los pacientes y más fáciles de realizar para los doctores.
Los investigadores de los departamentos de biología, ingeniería mecánica y aerospacial, y de ingeniería eléctrica e informática, han obtenido una patente para un nuevo dispositivo endoscópico, y una patente provisional para un dispositivo de agarre que puede tener uso tanto industrial como médico.
Hillel Chiel, profesor de biología e investigador principal del proyecto, destaca el hecho de que él y su equipo se hayan basado en la "filosofía de diseño" de la naturaleza. Ello les ha permitido crear dispositivos innovadores, flexibles y adaptables, que serán útiles en una gran diversidad de aplicaciones.
El dispositivo endoscópico, formado por tres actuadores comparables a músculos, hechos de bolsas de látex y rodeados por una malla de nylon, se parece a un gusano ahuecado de nueve pulgadas (23 cm). Los segmentos actuadores impulsan el dispositivo hacia adelante, inflándose y contrayéndose, imitando el movimiento ondulado de babosas y gusanos. Este dispositivo puede abrirse paso en lugares complicados o en forma de tubos encorvados como el colon.
El prototipo actual puede añadirse a los endoscopios existentes. Más adelante, éste puede miniaturizarse y equiparse con sensores que le permitan trabajar de modo autónomo y autopropulsarse. El equipo de investigación está trabajando también en hacer el dispositivo más flexible, imitando las respuestas reflejas de babosas y gusanos a cambios en su entorno. Como resultado de estos refinamientos, el nuevo dispositivo podría reducir las molestias y el riesgo de lesión en los pacientes sometidos a pruebas médicas invasivas.
 | | Hillel Chiel observa unos especimenes (Foto: Case Western Reserve University) |
El segundo dispositivo imita la manera en que las hambrientas babosas acuáticas del litoral californiano agarran las algas marinas, en muchos casos muy resbaladizas. El prototipo consiste en un dispositivo de cuatro pulgadas (10 cm), con forma de pelota, rodeado por actuadores parecidos a músculos, en forma de tubos o anillos. Uno de estos tubos contiene una boca que abre y cierra. La pelota avanza, abre su boca y agarra el objeto ante ella.
Este dispositivo podría satisfacer una necesidad industrial de dispositivos de agarre capaces de recoger objetos blandos sin destruirlos. La construcción de agarradores para recoger materiales blandos ha sido muy difícil, pues la mayoría de éstos son bastante rígidos y están diseñados para trabajar eficazmente sólo con cosas que tienen una orientación fija o cierta textura o dureza.
Chiel está convencido de que si el dispositivo agarrador fuese miniaturizado y equipado con sensores, podría tener aplicaciones médicas. Semejante dispositivo podría, por ejemplo, abrirse paso "comiendo" a través de vasos sanguíneos ocluidos.
Durante casi dos décadas y con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencia, Chiel ha estudiado los movimientos detallados de animales de tejido suave como la babosa marina de California, registrando su conducta en filmaciones y en imágenes de resonancia magnética. Chiel espera que la comprensión de cómo la naturaleza controla el comportamiento adaptable por medio de mecanismos neuronales y biomecánicos, sea de ayuda no sólo en la construcción de dispositivos novedosos, sino también para entender mejor cómo operan sistemas más complicados, como por ejemplo los seres humanos.
Tomando los resultados de Chiel sobre el movimiento animal, Roger Quinn, director del Laboratorio de Biorrobótica de la escuela de ingeniería, y Randy Beer, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, diseñaron los dispositivos robóticos. Elizabeth Mangan, una estudiante graduada de ingeniería mecánica, los construyó. Además contribuyó al segundo proyecto otro estudiante graduado de ingeniería mecánica, Gregory Sutton.
Los dos nuevos dispositivos se unen a otras invenciones (incluyendo varias generaciones de robots insectoides que imitan la conducta de la cucaracha) creadas por investigadores de la Academia de Artes y Ciencias y la Escuela de Ingeniería de Case.
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