El brazo humano puede realizar una amplia gama de movimientos extremadamente delicados y coordinados, desde girar una llave en una cerradura hasta acariciar suavemente el pelaje de un cachorro. Sin embargo, los "brazos" robóticos de los submarinos de investigación submarinos son duros, espasmódicos y carecen dela delicadeza de poder alcanzar e interactuar con criaturas como medusas o pulpos sin dañarlos. Anteriormente, el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y sus colaboradores desarrollaron una gama de pinzas robóticas suaves para manejar con mayor seguridad la delicada vida marina, perolos dispositivos de agarre todavía dependían de brazos submarinos robóticos y duros que dificultaban su maniobra en varias posiciones en el agua.
Ahora, un nuevo sistema construido por científicos del Instituto Wyss, la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard, Baruch College y la Universidad de Rhode Island URI utiliza un guante equipado con sensores suaves inalámbricospara controlar un "brazo" robótico modular y suave que puede flexionarse y moverse con una destreza sin precedentes para agarrar y probar la delicada vida acuática. Este sistema podría algún día permitir la creación de laboratorios de investigación basados en submarinos donde todas las tareas delicadas que realizan los científicos en una tierrade laboratorio podría realizarse en el fondo del océano. Los conocimientos de este trabajo también podrían tener valor para las aplicaciones de dispositivos médicos. La investigación se publica en Informes científicos .
"Este nuevo brazo robótico suave reemplaza los brazos rígidos y duros que vienen de serie en la mayoría de los sumergibles, lo que permite que nuestras pinzas robóticas suaves alcancen e interactúen con la vida marina con mucha mayor facilidad en una variedad de entornos y nos permiten explorar partes delocéano que actualmente no se han estudiado ", dijo el primer autor Brennan Phillips, Ph.D., profesor asistente en URI que fue becario postdoctoral en el Instituto Wyss y SEAS cuando se completó la investigación.
El aparato desarrollado por Phillips y sus colegas presenta módulos de flexión, rotación y agarre que se pueden agregar o quitar fácilmente para permitir que el brazo realice diferentes tipos de movimientos según la tarea en cuestión, un beneficio significativo, dada la diversidaddel terreno y la vida que se encuentran en el océano. Otras mejoras con respecto a los manipuladores blandos existentes incluyen un sistema de control hidráulico compacto y robusto para su despliegue en entornos remotos y hostiles. Todo el sistema requiere menos de la mitad de la potencia del manipulador electrónico de aguas profundas más pequeño disponible comercialmentebrazo, lo que lo hace ideal para su uso en vehículos submarinos tripulados, que tienen una capacidad de batería limitada.
El brazo se controla de forma inalámbrica mediante un guante equipado con sensores blandos que lleva un científico, que controla la flexión y rotación del brazo moviendo la muñeca y las pinzas doblando el dedo índice. Esos movimientos se traducen en apertura y cierre.de varias válvulas en el motor hidráulico de agua de mar del sistema. Se pueden acoplar diferentes tipos de pinzas blandas al extremo del brazo para permitirle interactuar con criaturas de diferentes formas, tamaños y delicadeza, desde corales duros y frágiles hasta blandos,medusa diáfana.
"Los brazos robóticos submarinos disponibles actualmente funcionan bien para la exploración de petróleo y gas, pero no para el manejo de la delicada vida marina; usarlos es como intentar levantar una servilleta con una garra de cangrejo de metal", dijo el coautor David Gruber.Ph.D., quien es profesor de biología en Baruch College, CUNY y explorador de National Geographic. "El sistema de control de guantes nos permite tener un control mucho más intuitivo sobre el brazo robótico blando, como cómo moveríamos nuestros propios brazos mientrasSubmarinismo."
El brazo robótico y el sistema de pinza se probó en el campo desde un submarino de 3 personas en los ecosistemas de aguas profundas inexplorados del archipiélago de Fernando de Noronha, Brasil. Fue capaz de interactuar con éxito o recolectar delicadas aguas medias y profundasorganismos como una esponja de vidrio, un pepino de mar, un coral ramificado y tunicados bioluminiscentes que flotan libremente. Se intercambiaron rápida y fácilmente diferentes módulos en el brazo para maniobrar mejor las pinzas para alcanzar su organismo objetivo, o en el caso de cualquierun módulo se daña, sin necesidad de desmontar todo el brazo.
"Este robot blando de bajo consumo controlado con guantes fue diseñado pensando en el futuro biólogo marino, quien podrá realizar ciencia mucho más allá de los límites del SCUBA y con medios comparables o mejores que los de un buceador humano,", dijo Robert Wood, Ph.D., autor principal del artículo, miembro fundador de la Facultad Fundamental del Instituto Wyss y profesor de ingeniería y ciencias aplicadas Charles River en SEAS.
Los investigadores continúan perfeccionando sus diseños y están incorporando capacidades de muestreo de ADN y ARN no invasivas en las unidades de actuación del sistema del brazo, con el objetivo de poder capturar la frágil vida marina, realizar una serie de experimentos en un "laboratorio subacuático "y libérelos ilesos.
"El objetivo del Instituto Wyss es sacar los descubrimientos científicos del laboratorio y llevarlos al mundo, pero a veces tenemos que averiguar cómo modificar el laboratorio científico en sí mismo para que se pueda sacar de la academia para podersondear entornos del mundo real. Esta investigación marca el comienzo de esa posibilidad para las profundidades marinas, y los avances que describen podrían tener un valor mucho más amplio, incluso para aplicaciones médicas y quirúrgicas ", dijo Donald Ingber, MD, Ph.D., elDirector fundador del Instituto Wyss, que también es profesor de Biología Vascular Judah Folkman en HMS y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital, y profesor de Bioingeniería en SEAS.
Los autores adicionales del artículo incluyen a Kaitlyn Becker, Griffin Whittredge, Daniel Vogt, MS, Clark Teeple y Michelle Rosen del Instituto Wyss y SEAS; Shunichi Kurumaya del Instituto de Tecnología de Tokio, Japón; Vincent Pieribone, Ph.D.,Director del Laboratorio John B. Pierce, Profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale y Vicepresidente de OceanX.
Esta investigación fue apoyada por un Premio de Desarrollo de Instrumentos para Investigación Biológica de NSF, el Desafío de Innovación de National Geographic y OceanX / The Dalio Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en Harvard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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