Mucho se ha comentado de que los robots son el futuro, ya que serán ellos quienes realicen las tareas más pesadas y repetitivas mientras los humanos hacen otro tipo de actividades mucho más complejas. Pero antes de que esto suceda hay resolver un tema: la limitación energética que hoy día ofrecen las baterías.
Entonces ¿cuál es la solución? Según el investigador James Pikul, imitar a la naturaleza, en este caso a los animales e incluso a los seres humanos. Con esto en mente, consiguió desarrollar el que asegura es el primer sistema energético multifuncional para un robot, el cual se basa en el uso de "sangre artificial" para imitar el sistema circulatorio.
James Pikul, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada de la Universidad de Pennsylvania, acaba de publicar un interesante estudio con la ayuda de un grupo de investigadores del la Universidad de Cornell. Este estudio trata, a grandes rasgos, de cómo un sistema circulatorio puede ser útil en robots casi del mismo modo que lo es en los animales, es decir, siendo un sistema multipropósito.
A día de hoy, los robots cuentan con elementos centrados en una sola función, como una batería para almacenar energía o un sistema mecánico para transmitir movimiento de un componente a otro. Los animales, por el contrario, cuentan con elementos sumamente multifuncionales.
Aquí tenemos por ejemplo el caso de las branquias de los peces, que permiten el intercambio de gases bajo el agua, mantener la presión de los fluidos corporales, regular el equilibrio de ácidos y hasta eliminar desechos. Por el otro lado tenemos a los robots, que curiosamente siguen siendo sumamente básicos si los comparamos con los animales.
Por lo anterior, los robots suelen estar limitados tanto en el tema de la autonomía energética como en su capacidad de movimiento y flexibilidad. Y es que, por ejemplo, los robots necesitan una gran batería que los hace grandes y pesados, además de hacerlos dependientes a recargas cada cierto tiempo si es que queremos que sigan trabajando.
Pikul señala que si los humanos son capaces de "funcionar" durante varios días son comer, los robots también deberían poder funcionar por un mayor tiempo antes de requerir una recarga de energía.
Con todo esto en mente, Pikul y su equipo pusieron manos a la obra para desarrollar un innovador sistema que dotaría a los robots de un componente de doble propósito. Éste se basa en "sangre sintética" que sirve como fluido hidráulico, para proporcionar movimiento, pero también se trata de una solución electrolítica que proporciona energía al robot.
De acuerdo a la investigación publicada en Nature, este desarrollo es conocido como "sistema vascular electrolítico de alta densidad energética para robots". Para probarlo, crearon un pez león robótico al que se le instaló este sistema circulatorio de sangre artificial, esto con el objetivo de resolver el problema de operación y almacenamiento de energía en un robot.
"Queríamos resolver este problema encontrando formas de almacenar energía en todos los componentes de un robot. Esta 'sangre' de robot es nuestra primera demostración de almacenamiento de energía en un fluido que normalmente sólo se usa para el movimiento."
Un punto importante es que dicha "sangre" realmente es capaz de servir como una batería. Concretamente, se trata de una "batería de flujo redox", la cual almacena energía en una solución líquida de electrolitos para mejorar el rendimiento de un robot, aunque es menos eficiente que una batería sólida.
Las "baterías líquidas" no son nuevas, de hecho llevamos varios años usándolas a gran escala en sistemas de redes eléctricas, e incluso se han llegado a usar como fluido hidráulico para mover robots, pero nunca antes se habían usado para realizar ambas funciones a la vez.
Según Pikul, esta es la primera vez que se combina la transmisión de fuerza hidráulica, el movimiento y el almacenamiento de energía en un único sistema multifuncional dentro de un robot. Gracias a este sistema, el pez robótico es capaz de mover sus aletas para impulsarse contracorriente, y a su vez tener la energía necesaria para hacerlo.
Pikul señala que su sistema es similar al sistema vascular de los animales, de hecho se inspira en él, ya que el líquido es una solución química que almacena sustancias para bombearlas por todo el cuerpo y así poder realizar otro tipo de funciones.
"En nuestro sistema vascular sintético, el fluido almacena energía química que podemos usar para alimentar al pez robótico. A medida que el fluido es bombeado a través del robot, el movimiento de dicho fluido también hace que el robot se pueda mover. Este sistema vascular, por lo tanto, es multifuncional. Son estas múltiples funciones las que permiten que el robot mantenga su destreza y movimientos, y al mismo tiempo pueda disponer de un largo tiempo de funcionamiento".
De acuerdo a la investigación, durante las primeras pruebas lograron que el pez robótico nadara por periodos máximos de 36 horas, y a una velocidad de 1,5 cuerpos por minuto. Sí, no es el más rápido del mundo pero es apenas el comienzo. Tras compararlo con un pez robótico sin "sangre artificial" e impulsado por una batería convencional, los investigadores aseguran que su pez robótico con sistema vascular sintético tuvo ocho veces más autonomía.
Los responsables de esta investigación afirman que muchas veces las respuestas a problemas complejos se pueden encontrar en la biología. En este caso apenas se trata de un experimento, pero Pikul menciona que le gustaría poderlo implementar en robots de mayor tamaño, maquinaria autónoma basada exclusivamente en este fluido, e incluso vehículos eléctricos o hasta aviones.
De hecho, Pikul afirma que con los avances tecnológicos le gustaría añadir más funcionalidades a esta "sangre artificial", lo que ayudaría a que los robots tuviesen nuevas capacidades a través de un único sistema.
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