OctaGlove lleva el poder de agarre submarino del pulpo a los humanos

Cualquier buzo de rescate o trabajador de rescate sabe que puede ser complicado agarrar objetos resbaladizos en un ambiente acuático, particularmente si se requiere un toque más delicado. Es por eso que los científicos buscaron inspiración en el pulpo cuando estaban desarrollando un novedoso «OctaGlove», un sistema portátil para sujetar objetos bajo el agua que imita el brazo de un pulpo, según un artículo reciente publicado en la revista Science Advances.

Según los autores, existen varios ejemplos en la naturaleza de formas eficientes de engancharse a objetos en entornos submarinos. Los mejillones, por ejemplo, secretan proteínas adhesivas para adherirse a las superficies húmedas, mientras que las ranas tienen almohadillas para los dedos con una estructura única que crean fuerzas capilares e hidrodinámicas para la adhesión. Pero los cefalópodos como el pulpo tienen una ventaja adicional: la adherencia proporcionada por sus pinzas se puede revertir rápida y fácilmente, por lo que las criaturas pueden adaptarse a condiciones cambiantes, adhiriéndose a superficies húmedas y secas.

“Cuando observamos el pulpo, el adhesivo ciertamente se destaca, activándose rápidamente y liberando la adhesión a pedido”, dijo el coautor Michael Bartlett, ingeniero mecánico de Virginia Tech. “Sin embargo, lo que es igual de interesante es que el pulpo controla más de 2000 ventosas en ocho brazos mediante el procesamiento de información de diversos sensores químicos y mecánicos. El pulpo realmente está reuniendo capacidad de ajuste de adhesión, detección y control para manipular objetos bajo el agua”.

Desde el punto de vista de la ingeniería mecánica, el pulpo tiene un sistema activo de adhesión impulsado por la presión. El borde exterior ancho de la ventosa crea un sello con el objeto a través de un diferencial de presión entre la cámara y el medio circundante. Luego, los músculos (que actúan como actuadores) se contraen y relajan el área ahuecada detrás del borde para agregar o liberar presión según sea necesario. Ha habido varios intentos de imitar a los cefalópodos al diseñar pinzas robóticas blandas, por ejemplo. Bartlett y sus colegas querían ir un paso más allá y recrear no solo la adhesión conmutable sino también la detección y el control integrados.

El primer paso fue desarrollar un sistema adhesivo subacuático básico inspirado en un pulpo como prueba de principio. Para la adhesión, diseñaron tallos de silicona cubiertos con una membrana controlada neumáticamente, imitando la estructura de las ventosas del pulpo. Estos elementos adhesivos se integraron luego con una serie de sensores ópticos de proximidad LIDAR y un microcontrol para la detección de objetos en tiempo real. Cuando los sensores detectan un objeto, la adhesión se enciende, imitando los sistemas nervioso y muscular del pulpo.

El siguiente paso fue incorporar el sistema en un guante portátil. El equipo usó un guante de neopreno como base, incorporando los elementos adhesivos (cortados en rectángulos) y sensores en cada dedo, con tubos neumáticos flexibles insertados en la base de los elementos adhesivos. Se conectaron múltiples sensores ópticos a un solo microcontrolador a través de un multiplexor bidireccional para operar el sistema neumático en respuesta a la retroalimentación de la red de sensores.

«Al combinar materiales adhesivos suaves y receptivos con componentes electrónicos incorporados, podemos agarrar objetos sin tener que apretarlos», dijo Bartlett. «Hace que el manejo de objetos húmedos o bajo el agua sea mucho más fácil y natural. La electrónica puede activar y liberar la adherencia rápidamente. Simplemente mueva la mano hacia un objeto y el guante hace el trabajo de agarrarlo. Todo se puede hacer sin que el usuario presione un botón». un solo botón».

Los autores señalan que, si bien el sistema de OctaGlove utiliza sensores ópticos, es posible utilizar otros métodos de detección, incluida la detección química o mecánica. «Esto podría ser particularmente interesante, ya que se sabe que el pulpo muestra un conjunto diverso de sensores visuales, químicos y mecánicos durante la manipulación», escribieron los autores. También les gustaría incorporar retroalimentación háptica en futuras iteraciones del OctaGlove para que los usuarios puedan personalizar mejor el sistema para sus necesidades de agarre bajo el agua.

«El guante fue un punto de partida natural para nosotros. Pensé que sería genial tener habilidades similares a las de un pulpo en tu mano», dijo Bartlett a New Scientist. «Pero también podríamos hacer una [robot] brazo que es más como un tentáculo, en realidad podríamos hacerlo muy biomimético».

DOI: Science Advances, 2022. 10.1126/sciadv.abq1905 (Acerca de los DOI).

Imagen del listado por Michael Bartlett/Virginia Tech