¿Alguna vez ha perdido el agarre de algo que se le ha caído a la piscina o, peor aún, al inodoro?
Es posible que los científicos hayan desarrollado una solución para sujetar objetos bajo el agua, pero su objetivo principal no es ayudarlo a rescatar su iPhone de un destino acuático.
Investigadores de Virginia Tech han desarrollado un guante que permitirá a los buzos obtener un agarre firme mientras, por ejemplo, rescatan a alguien o salvan un naufragio.
El ‘octa-guante’ está inspirado en los tentáculos del pulpo y está cubierto de ventosas robóticas equipadas con sensores que pueden decir qué tan lejos está un objeto.
Cuando los sensores detectan una superficie cercana, envía una señal al controlador que activará la adhesión de la ventosa.
Los investigadores esperan que el guante se pueda usar para operaciones subacuáticas donde se requiere un toque delicado.
Investigadores de Virginia Tech han desarrollado un guante que permitirá a los buzos obtener un agarre firme mientras, por ejemplo, rescatan a alguien o salvan un naufragio. En la foto, el octa-guante recogiendo un naipe de Virginia Tech bajo el agua
Las ventosas del guante se diseñaron para adherirse a superficies planas, curvas, lisas y rugosas de objetos de diferentes formas y tamaños con solo una ligera presión, tal como lo haría un pulpo.
Un pulpo tiene ocho brazos largos que son capaces de agarrar objetos de cualquier tipo de superficie en un ambiente acuático, que resultó ser la inspiración para el octa-guante.
Los seres humanos no están naturalmente equipados para trabajar bajo el agua, razón por la cual se han inventado las gafas y los trajes de neopreno, y nuestra piel resbaladiza no es una excepción.
Los buzos de rescate, los arqueólogos submarinos, los ingenieros de puentes y las cuadrillas de salvamento confían en tener un buen agarre para hacer su trabajo.
Sin embargo, a veces es necesario apretar el agarre para compensar el deslizamiento, lo que puede compensar la operación.
Michael Bartlett, profesor asistente de ingeniería mecánica, dijo: ‘Hay momentos críticos en los que esto se convierte en una responsabilidad.
‘La naturaleza ya tiene algunas soluciones excelentes, por lo que nuestro equipo buscó ideas en el mundo natural.
«El pulpo se convirtió en una opción obvia para la inspiración».
Un pulpo tiene ocho brazos largos que son capaces de agarrar objetos de cualquier tipo de superficie en un medio acuático.
Los brazos están cubiertos de ventosas con forma de punta de émbolo, que son controladas por el sistema muscular y nervioso del animal marino.
Después de que el ancho borde exterior de la ventosa sella un objeto, el pulpo puede usar sus músculos para contraer o relajar el área ahuecada detrás del borde para agregar o liberar presión.
Cuando muchos de los retoños están enganchados, se crea una fuerte unión adhesiva de la que es difícil escapar.
«Cuando observamos el pulpo, el adhesivo sin duda se destaca, activándose rápidamente y liberando la adhesión a pedido», dijo Bartlett.
“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 la sintonización de la adhesión, la detección y el control para manipular objetos bajo el agua».
Después de que el borde exterior ancho de su ventosa sella un objeto, el pulpo puede usar sus músculos para contraer o relajar el área ahuecada detrás del borde para agregar o liberar presión.
Ilustración de un sistema adhesivo de pulpo y el sistema adhesivo sensorizado inspirado en el pulpo. Este último está integrado con procesamiento y control para detectar objetos.
Se agregaron ventosas y sensores al guante y se conectaron a través de un microcontrolador, imitando así los sistemas nervioso y muscular de un pulpo. Las ventosas se adhieren cuando sienten que un objeto está cerca y, por lo tanto, no se requiere ningún esfuerzo por parte del usuario del guante.
El equipo del Laboratorio de Estructuras y Materiales Blandos desarrolló sus propias ventosas que tenían tallos de caucho flexibles cubiertos con membranas suaves.
Su método fue publicado hoy en la revista Avances de la ciencia.
Las ventosas fueron diseñadas para adherirse a superficies planas, curvas, lisas y rugosas en objetos de diferentes formas y tamaños con solo una ligera presión, tal como lo haría un pulpo en la naturaleza.
Eric Markvicka de la Universidad de Nebraska-Lincoln luego agregó una serie de sensores ópticos de proximidad micro-LIDAR que detectan qué tan cerca está un objeto.
Luego, las ventosas y los sensores LIDAR se conectaron a través de un microcontrolador, imitando así los sistemas nervioso y muscular de un pulpo.
«Al fusionar 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 adhesión rápidamente.
‘Simplemente mueva su mano hacia un objeto, y el guante hace el trabajo de agarrarlo.
‘Todo se puede hacer sin que el usuario presione un solo botón.’
Después de unir las ventosas a un guante, los ingenieros las probaron en objetos delicados y livianos usando solo un sensor.
Los ingenieros descubrieron que el guante podía recoger y soltar rápidamente objetos planos, juguetes de metal, cilindros, la parte de doble curva de una cuchara y una bola de hidrogel ultrasuave.
Esquemas que muestran los diferentes estados de la membrana adhesiva que controla la adhesión desde un estado «apagado» a un estado «encendido».
Después de unir las ventosas a un guante, los ingenieros las probaron en objetos delicados y livianos usando solo un sensor.
Descubrieron que podían recoger y soltar rápidamente objetos planos, juguetes de metal, cilindros, la parte de doble curva de una cuchara y una bola de hidrogel ultrasuave.
Después de reconfigurar la red de sensores para utilizar todos los sensores para la detección de objetos, los guantes también pudieron agarrar objetos más grandes, como un plato, una caja y un tazón.
Se adhirieron y levantaron objetos planos, cilíndricos, convexos y esféricos compuestos de materiales duros y blandos, incluso cuando los usuarios no agarraron el objeto cerrando las manos.
El investigador postdoctoral Ravi Tutika dijo: «Estas capacidades imitan la manipulación avanzada, la detección y el control de los cefalópodos y proporcionan una plataforma para pieles adhesivas subacuáticas sintéticas que pueden manipular de manera confiable diversos objetos submarinos.
«Este es sin duda un paso en la dirección correcta, pero tenemos mucho que aprender tanto sobre el pulpo como sobre cómo hacer adhesivos integrados antes de que alcancemos todas las capacidades de agarre de la naturaleza».
En el futuro, los investigadores esperan que el guante desempeñe un papel en la robótica de agarre bajo el agua, las tecnologías asistidas por el usuario, la atención médica y la fabricación de objetos húmedos.
