El increíble potencial de los robots blandos

Los robots están diseñados para trabajar con velocidad y precisión, pero a menudo su uso se ha visto limitado a causa de su rigidez. En esta charla esclarecedora, la ingeniera biomédica Giada Gerboni comparte los últimos avances en "robótica blanda", un nuevo campo que apunta a crear máquinas ágiles que imitan a la naturaleza, como un pulpo robótico. Aprendamos más sobre cómo estas estructuras flexibles pueden tener una función crucial en la cirugía, la medicina y nuestra vida cotidiana.

Entonces, los robots...

Los robots pueden programarse

para hacer lo mismo millones de veces
con un margen de error mínimo,

lo que para nosotros
es muy difícil, ¿verdad?

Verlos trabajar puede ser
realmente impresionante.

Mírenlos.

Me pasaría horas mirándolos.

¿No?

Lo que no es tan impresionante

es que, fuera de la fábrica,

donde el entorno no es del todo conocido
y no está totalmente calibrado,

hasta una tarea simple
que no requiere mucha precisión

puede resultar en esto.

A ver, abrir una puerta
no requiere mucha precisión.

(Risas)

O, por un pequeño error de medida,

no llega a la válvula y ya está.

(Risas)

La mayoría de las veces
no hay forma de corregir.

¿Por qué pasa esto?

Bueno, desde hace muchos años

el diseño de robots hace hincapié
en la velocidad y la precisión,

dando como resultado
una arquitectura muy específica.

Un brazo robótico es un conjunto
muy bien definido de elementos rígidos

y de motores llamados "actuadores",
que hacen mover las articulaciones.

Esta estructura requiere
una medición precisa del entorno,

es decir, de lo que está alrededor,

y una perfecta programación
de cada movimiento

de las articulaciones del robot,

porque un error pequeño
puede generar una falla muy grande,

con lo que se puede dañar algo
o se puede dañar el robot,

si se golpea contra algo más duro.

Hablemos de estos robots por un momento.

Pero no piensen en el cerebro que tienen,

ni en lo bien programados que están.

Fíjense más bien en sus cuerpos.

Es obvio que algo está mal,

porque lo que hace que un robot
sea preciso y fuerte,

también lo hace ridículamente peligroso
e inefectivo en el mundo real,

porque su cuerpo no se deforma

ni se adapta a la interacción
con el mundo real.

Pensemos entonces en el enfoque opuesto:

ser más blando que todo lo que nos rodea.

Tal vez les parezca

que ser blando no sirve
prácticamente para nada.

Bueno, la naturaleza
nos enseña lo contrario.

En el fondo del océano, por ejemplo,

sometido a miles de kilos
de presión hidrostática,

un animal completamente blando

es capaz de moverse e interactuar
con un objeto mucho más rígido.

Camina llevando una cáscara de coco

gracias a sus tentáculos flexibles,

que le sirven a modo de pies y de manos.

Y, aparentemente, un pulpo
también es capaz de abrir un frasco.

Es bastante impresionante, ¿no?

Es obvio que esto no es posible
únicamente gracias al cerebro del animal;

también tiene que ver con su cuerpo.

Es, tal vez, el ejemplo más claro

de la inteligencia corporal,

un tipo de inteligencia
que tienen todos los organismos vivos.

Todos nosotros la tenemos.

La forma, el material
y la estructura de nuestro cuerpo

juegan un papel fundamental
para hacer una tarea física,

porque nos permiten adaptarnos al entorno

y resolver con éxito
una variedad de situaciones

sin mucha planificación
ni cálculos previos.

Entonces, ¿por qué no diseñar robots
con un poco de esta inteligencia corporal,

para que no requieran tanto trabajo,

tanto cálculo y tantos sensores?

Para eso, podemos seguir
la estrategia de la naturaleza,

que, a lo largo de la evolución,
ha diseñado máquinas excelentes

para interactuar con el medio.

Es fácil darse cuenta de que la naturaleza
usa materiales blandos frecuentemente

y materiales rígidos en forma esporádica.

Y esto es lo que hacemos
en este nuevo campo de la robótica

que se llama "robótica blanda",

donde el objetivo principal no es
diseñar máquinas súper precisas,

porque ya las tenemos,

sino diseñar robots capaces de afrontar
situaciones inesperadas en el mundo real,

capaces de salir al mundo.

Para hacer un robot blando, lo primero
que se necesita es un cuerpo maleable,

hecho de materiales o estructuras
con gran capacidad de deformación,

así que no más elementos rígidos.

En segundo lugar, para moverlo,
usamos "actuación distribuida".

Quiere decir que controlamos continuamente
la forma de ese cuerpo tan deformable,

produciendo el mismo efecto que tener
muchos elementos rígidos y articulaciones,

pero sin ninguna estructura rígida.

Como pueden imaginar,

la construcción de un robot blando
es muy distinta a la robótica tradicional,

donde hay que combinar brazos, engranajes
y tornillos de una forma muy definida.

En la robótica blanda construimos
el actuador de cero, prácticamente,

la mayoría de las veces,

amoldando el material flexible

para que se deforme
en función de un cierto estímulo.

Por ejemplo, aquí podemos
deformar una estructura

y darle una forma
que sería bastante compleja

si tuviéramos que hacerla
con elementos rígidos y articulaciones.

Aquí usamos un solo estímulo:

aire a presión.

Veamos algunos ejemplos
interesantes de robots blandos.

Aquí tenemos un amiguito simpático
desarrollado en la Universidad de Harvard,

que camina cuando se le aplican
ondas de presión a lo largo del cuerpo.

Como es flexible, también es capaz
de arrastrarse debajo de un puente,

pasar del otro lado, y luego
seguir caminando de otra forma.

Este es un prototipo muy preliminar,

pero también construyeron una versión
más robusta con potencia incorporada

que puede salir y afrontar
las interacciones con el mundo real,

como ser atropellado por un auto...

y seguir caminando.

Es lindo.

(Risas)

O un pez robótico
que nada como un pez real

simplemente porque tiene una cola blanda

con actuación distribuida que funciona
también con aire a presión.

Ese es del MIT.

Y, por supuesto, tenemos
el pulpo robótico.

Fue uno de los primeros proyectos
en el nuevo campo de la robótica blanda.

Aquí vemos el tentáculo artificial,

pero en realidad construyeron
una máquina entera, con varios tentáculos,

que se puede tirar directamente al agua

y, como ven, puede desplazarse
y hacer exploraciones submarinas

de una forma diferente
a la de los robots rígidos.

Esto es muy importante en ambientes
delicados, como los arrecifes de coral.

Volviendo a la superficie,

aquí tenemos una vista
tomada desde un robot que crece,

desarrollado por mis colegas en Stanford.

Vemos la cámara adosada arriba.

Lo particular es que crece por la punta
cuando se le inyecta aire a presión,

mientras el resto del cuerpo
permanece en contacto con el entorno.

Está inspirado en las plantas,
no en los animales,

porque las plantas crecen
de una forma parecida

y así pueden afrontar
gran variedad de situaciones.

Pero yo soy ingeniera biomédica,

y las aplicaciones en el campo médico
son, tal vez, las que más me gustan.

Es difícil imaginar una interacción
con el cuerpo humano más cercana

que directamente "entrar" en el cuerpo,

como cuando se realiza un procedimiento
mínimamente invasivo, por ejemplo.

Aquí, los robots pueden
ayudar mucho al cirujano,

porque tienen que acceder al cuerpo
por orificios pequeños

y con instrumentos rígidos.

Estos instrumentos deben interactuar
con estructuras muy delicadas,

en un entorno muy incierto
y de forma segura.

Además, poner la cámara dentro del cuerpo,

es decir, los ojos del cirujano
dentro del campo quirúrgico,

puede ser muy difícil
con un elemento rígido,

como un endoscopio tradicional.

Con mi grupo anterior
de investigación en Europa,

desarrollamos este robot
quirúrgico blando con cámara,

que es muy diferente
de un endoscopio tradicional

y que se mueve gracias
a la flexibilidad del módulo,

que puede elongarse y doblarse
en cualquier dirección.

Los cirujanos lo usaron para ver
lo que hacían con otros instrumentos

desde distintos puntos de vista,

sin preocuparse demasiado
por lo que tocaban alrededor.

Aquí vemos el robot blando en acción,

y aquí lo vemos ingresar.

Esto es un simulador;
no es un cuerpo humano.

Ahí da la vuelta.

Tiene una luz, porque normalmente
hay poca luz dentro del cuerpo.

(Risas)

Esperemos.

(Risas)

Pero hay procedimientos quirúrgicos
que se realizan con tan solo una aguja,

y ahora, en Stanford,

estamos desarrollando
una aguja muy flexible.

Una especie de robot blando muy diminuto,

mecánicamente diseñado para aprovechar
la interacción con los tejidos

y moverse dentro de un órgano sólido.

Esto permite alcanzar tumores
y otros objetivos específicos

en el interior de un órgano,

con tan solo una incisión.

Incluso se puede evitar una estructura

de camino al objetivo.

Claramente, este es un momento
muy interesante para la robótica.

Tenemos robots que trabajan
con estructuras blandas,

lo cual plantea preguntas
nuevas y muy difíciles

para la comunidad de la robótica.

Recién estamos empezando
a aprender cómo controlar,

cómo poner sensores
en estas estructuras tan flexibles.

Pero claramente estamos muy lejos
de lo que creó la naturaleza

durante millones de años de evolución.

Pero hay algo que sí sé:

los robots serán más blandos, más seguros,

y estarán allí afuera ayudando a la gente.

Gracias.

(Aplausos)