La cola del caballito de mar, fuente de inspiración de la robótica

La anatomía humana y del resto de los animales está presidida por las formas cilíndricas y sólo hay que fijarse en nuestros brazos o piernas o en la cola de un gato. Pero también la forma circular domina los árboles, los peces… Pero hay una curiosa excepción en una especie acuática que siempre ha fascinado a niños y mayores: el hipocampo o caballito de mar.

Este pez que nada en vertical tiene una estructura ósea particular. Su cola está formada por 36 segmentos con cuatro placas de hueso que forman un cuadrado y van decreciendo en tamaño a lo largo de la misma. Tras estudiarla en el propio animal y en reproducciones obtenidas con impresoras 3D, los científicos  han comprobado cómo esa cola tiene innumerables ventajas mecánicas, unas propiedades que pueden trasladarse a los robots.

“La estructura cuadrada es, aproximadamente, 3 veces más rígida, 4 veces más fuerte y 1,5 veces más elástica que una cilíndrica cuando es aplastada. Presenta mayor superficie de agarre cuando coge un objeto y ayuda a volver a la posición de relajación, lo que permite al caballito de mar gastar menos energía cuando realiza movimientos con su cola” explica a EFE Futuro, Michael Porter, profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Clemson (Carolina del Sur, EE.UU.) y uno de los autores del estudio.

Penoso nadador

La cola de este fascinante animal ha evolucionado a lo largo de millones de años y ha perdido la capacidad de dar impulso al nadar, de hecho es un nadador muy lento, pero sin embargo se ha convertido en un instrumento de gran ayuda a la hora de aferrarse con firmeza a algas o corales en el fondo marino y atrapar con su boca succionadora comida que pueda estar flotando.

Imagen facilitada por la Universidad Estatal de Oregón.

“El caballito de mar nos ha proporcionado una excelente inspiración para lograr miembros con una flexibilidad blincada. Nos ha desvelado una serie de principios para diseñar mecanismos para reproducir en los robots esa gran combinación de rigidez y flexibilidad. Los robots deben ser flexibles tanto para trabajar cerca de los humanos como para ser eficaces en tareas minuciosas como la cirugía, pero a la vez deben llevar a cabo sus tareas dotados de protección frente a los cortes y la abrasión”, asegura en declaraciones a esta agencia de noticias Ross Hatton, profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad estatal de Oregón (EE.UU.).

La sencillez con que la cola del hipocampo se retuerce y luego vuelve a su posición normal ha entusiasmado a los científicos que imprimieron un modelo en 3D y pudieron demostrar de forma gráfica que esa estructura cuadrada presenta una mayor resistencia a la deformación mecánica que un modelo similar de estructura cilíndrica.

Porter cree que “la naturaleza ofrece innumerables ejemplos de soluciones que se traducen en diseños modernos, pero que a veces la naturaleza está también coartada por factures externos y que la impresión 3D, por ejemplo, permite imitar un diseño biológico, pero también a partir de ello construir un modelo hipotético aún mejor”, asegura.

Aplicaciones

Por su parte, Hatton resalta que estamos ante una estructura que podría ser muy útil en la robótica en la medida que tenemos la necesidad de que un brazo sea fuerte, pro a la vez capaz de retorcerse y girar en espacios reducidos”.

El ingeniero de la Universidad de Oregón apunta a trabajos tan delicados como la cirugía laparoscopia, ya que el dispositivo basado en la cola del hipocampo podría introducirse en el cuerpo, moverse alrededor de órganos y huesos y llevar a cabo una cirugía. Pero también piensa en los robots de rescate y muchas otras aplicaciones.

Porter apunta a que la ventaja reside en que “sería como otros tentáculos robóticos o robots tipo serpiente, pero mucho más ligero que los robots rígidos actuales y a la vez mucho más robusto y resistente que los robots flexibles”.

“Otras aplicaciones podrían incluir la perforación de pozos de gas o petróleo, el diseño de exoesqueletos y armaduras para el Ejército o las personas con problemas de movilidad, así como dispositivos médicos como stents o catéteres. Lo que está claro es que hemos aprendido es que una estructura cuadrada nos proporciona las funciones de blindaje y agarre que necesitamos”, añade el autor del estudio.

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