“Así es como te atrapan. ¡Están bajo tierra! Eso dice Val McKee, el empleado interpretado por Kevin Bacon en la clásica comedia de criaturas de los años 90: Temblores. McKee se refiere a los Graboids, una especie de invertebrados de monstruosos gusanos gigantes que viajan bajo tierra, apartando la tierra mientras excavan.
Contenido
- Los gusanos de arena van a cavar
- Robots serpientes excavadoras en la luna
La gente de la Universidad de California en Santa Bárbara y el Instituto de Tecnología de Georgia han estado trabajando en un robot que no está a un millón de kilómetros de los Graboids. Si bien actualmente es mucho más pequeño y mucho menos propenso a masticar ganado y humanos desprevenidos, No obstante, es una creación de túneles inspirada en serpientes que puede excavar en el suelo o en la arena suave. Y tal vez, afirman sus creadores, incluso algún día el regolito de superficie se encuentre en otros planetas. ¿Es este el futuro de los vehículos espaciales que está por llegar?
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"Hemos desarrollado un tipo de robot excavador que adopta un nuevo enfoque para excavar, al tratar de reducir las fuerzas de resistencia en lugar de combatirlas". Nicolas Naclerio, dijo a Digital Trends un estudiante investigador graduado en ingeniería mecánica en UC Santa Barbara. “Los tres principios [que] lo permiten son la extensión de la punta para eliminar el arrastre a lo largo de sus lados, la fluidización del aire para reducir la fuerza resistiva de los medios granulares y la asimetría para controlar las fuerzas de elevación producidas en horizontal. excavación."
Excavación robótica con extensión de punta y fluidización granular
Los gusanos de arena van a cavar
El robot en sí es sorprendentemente de baja tecnología. Su cuerpo está fabricado con un tejido de nailon ripstop hermético. Un tubo de nailon suministra aire a su punta, que expulsa las partículas que tiene delante para despejar el camino a medida que avanza bajo tierra. Una trenza de fibra de carbono añade rigidez torsional, mientras que una funda de teflón reduce la fricción. El movimiento del robot es impulsado neumáticamente mediante aire comprimido o nitrógeno, lo que le permite moverse bajo la superficie.
Naclerio dijo que no estaba familiarizado con el Temblores Graboides (aunque el Gusanos de arena de Dune son otra historia.) De hecho, si bien el robot estaba definitivamente inspirado en la naturaleza, aparentemente no estaba basado en gusanos o serpientes en absoluto.
"Nuestro robot está directamente inspirado en las raíces de las plantas, que crecen desde sus puntas hasta extenderse profundamente en el suelo", dijo Naclerio. “Al extenderse desde su punta, el robot evita la fricción en sus costados y puede girar en cualquier dirección. También nos inspiramos en el pulpo de arena del sur, que expulsa un chorro de agua para ayudar a excavar en el fondo marino. Nuestro robot sopla aire desde su punta para fluidificar la arena cerca de su punta, reduciendo la fuerza que necesita para excavar en el suelo. Por último, utilizamos una dirección de flujo de aire asimétrica y una cuña en ángulo en la punta del robot para ayudar a controlar las fuerzas de elevación. Esto se inspiró en el lagarto pez de arena, que utiliza su cabeza en forma de cuña para excavar en la arena”.
Este diseño único ayudó al equipo a superar el "desafío de la elevación" en las excavaciones horizontales. "Cuando intentamos excavar horizontalmente por primera vez, nuestro robot siempre salía a la superficie", dijo. “Resulta que un objeto simétrico que se mueve horizontalmente a través de un medio granular experimenta elevación, porque es más fácil empujar el material hacia arriba y apartarlo que compactarlo. Abordamos esto soplando aire hacia abajo, para reducir el gradiente de fuerza que causa la elevación, y agregando [la] cuña a la punta del robot”.
Robots serpientes excavadoras en la luna
Entonces, ¿qué aplicaciones podría tener este robot excavador de serpiente/enredadera? Y, lo que es más importante, ¿podría ampliarse para desplazar grandes cantidades de arena o tierra? "Creemos que los principios presentados en este documento podrían usarse para ampliar las capacidades de los métodos de excavación convencionales, particularmente en excavaciones horizontales y orientables", dijo Naclerio.
En lo que respecta a los casos de uso, los terrestres más peatonales podrían incluir una variedad de actividades de excavación de zanjas. “Una de las primeras visiones que tuvimos para este proyecto fue que el robot excavaría hacia abajo, hacia abajo y hacia arriba en el al otro lado de un camino de acceso para instalar una línea de riego o comunicación sin necesidad de cavar una zanja”, Naclerio dicho. "Otras aplicaciones incluyen búsqueda y rescate, instalación de circuito geotérmico, inspección de graneros y más".
Es ese “más”, colocado de manera no intrusiva al final de la inspección del granero, lo que constituye el caso de uso más convincente (y de ciencia ficción) de todos. "Creemos que el robot es especialmente adecuado para entornos extraterrestres secos y de baja gravedad, donde las fuerzas reactivas pueden ser difíciles de producir", continuó Naclerio. "Los ejemplos de aplicaciones incluyen la colocación de sensores térmicos en Marte, la exploración de túneles volcánicos en la Luna, el muestreo o anclaje de asteroides y la exploración de hielo granular en Encelado, una luna de Saturno".
La idea de utilizar esta técnica para explorar entornos de baja gravedad en el espacio Puede parecer descabellado. Sin embargo, el equipo está colaborando actualmente en un proyecto con la NASA para cubrir algunas de estas aplicaciones exactas. Quién sabe: ¡tal vez los robots gusanos en el espacio no sean tan locos como parece!
Un artículo que describe el trabajo fue publicado recientemente en la revista Science Robotics.
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