El pulpo sirve de inspiración para un nuevo mecanismo de succión para robots
Bioingenieros desarrollan una nueva ventosa robótica que puede agarrar de forma eficiente piedras rugosas, curvas y pesadas.
Por la Universidad de Bristol
Las poderosas ventosas de los tentáculos del pulpo han servido de inspiración para diseñar una artificial que podría adpatarse a los robots. Crédito: Copilot
Un equipo de investigadores del Laboratorio de Robótica de Bristol (Reino Unido) ha estudiado a fondo las estructuras de las ventosas biológicas de los pulpos, que tienen magníficas capacidades de succión adaptativas que les permiten anclarse a las rocas con gran maestría y eficacia. Y no ha sido por mera curiosidad.
En sus hallazgos, publicados la revista PNAS, los investigadores muestran cómo pudieron crear una estructura blanda multicapa y un sistema de fluidos artificiales para imitar la musculatura y las estructuras mucosas de las ventosas biológicos.
Las ventosas en las patas de los pulpos son realmente fascinantes,y son clave para la supervivencia y la eficacia de estos octópodos como cazadores y exploradores de su entorno. Cada tentáculo de un pulpo está alineado con múltiples ventosas, que pueden ser de diferentes tamaños. Estas ventosas son como discos cóncavos y tienen músculos y nervios que permiten al animal controlarlas con gran precisión. Son capaces de crear un sello hermético contra superficies, lo que les permite adherirse firmemente.
Una sola ventosa de un pulpo podría sostener el peso de un ser humano adulto bajo ciertas condiciones.
Las ventosas de los pulpos no solo son para adherirse; también son extremadamente sensibles al tacto y al gusto. Esto permite al cefalópodo examinar su entorno y detectar sustancias químicas en el agua, lo que resulta útil tanto para encontrar comida como para evitar peligros.
Por otro lado, las ventosas son increíblemente fuertes. Los pulpos pueden usarlas para abrir conchas y cangrejos, y son tan poderosas que, según algunas investigaciones, una sola ventosa podría sostener el peso de un ser humano adulto bajo ciertas condiciones. Cada ventosa es controlada de manera casi independiente. El pulpo tiene un sistema nervioso central, pero una gran parte de su control neurológico está descentralizado. De hecho, dos tercios de las neuronas de un pulpo están en sus brazos, lo que permite un control sofisticado y localizado de cada ventosa.
Lo que también es interesante es que los pulpos pueden controlar cuándo y cómo se adhieren o desprenden de las superficies. Esto es crucial cuando necesitan liberarse rápidamente para escapar de los depredadores o durante la caza.
La succión es una estrategia de adhesión biológica altamente evolucionada para organismos de cuerpo blando con el fin de lograr un agarre fuerte en diversos objetos. Las ventosas biológicas son capaces de adherirse de manera adaptativa a superficies complejas y secas, como rocas y conchas, que son extremadamente desafiantes para las ventosas artificiales actuales.
Su secreto: un moco de alta viscosidad.
Aunque se cree que la succión adaptativa de las ventosas biológicas es el resultado de la deformación mecánica de su cuerpo blando, algunos estudios sugieren que la secreción de moco dentro de la ventosa puede ser otro factor crítico que ayuda a la adhesión en superficies complejas, gracias a su alta viscosidad.
Una ventosa inspirada en la del pulpo sujeta una piedra porosa. Foto: Tianqi Yue
"El avance más importante es que demostramos con éxito la eficacia de la combinación de conformación mecánica —el uso de materiales blandos para adaptarse a la forma de la superficie— y sellado líquido —la dispersión de agua sobre la superficie de contacto para mejorar la adaptabilidad de la succión en superficies complejas— dice Tianqi Yue, el autor principal del estudio. Y añade—: Este también puede ser el secreto detrás de la capacidad de los organismos biológicos para lograr una succión adaptativa”.
Tianqi cree que “el mecanismo de succión adaptativo de múltiples escalas presentado es una nueva y poderosa estrategia de succión adaptativa que puede ser fundamental en el desarrollo de una adhesión suave y versátil”. Y añade: "Las soluciones industriales actuales para generar activamente la succión utilizan bombas de aire que siempre están encendidas; y son ruidosas y desperdician energía”.
"Es bien sabido que muchos organismos naturales equipados con ventosas, como los pulpos, los peces ventosa, las rémoras, las sanguijuelas y los equinodermos, pueden mantener su magnífica succión adaptativa en superficies complejas aprovechando sus estructuras corporales blandas sin necesidad de una bomba", explica Tianqi.
"Los hallazgos tienen un gran potencial para aplicaciones industriales, como proporcionar un agarre robótico de próxima generación para asir una variedad de objetos irregulares —comenta Tianqi. Y concluye—: Nuestro equipo ahora planea construir una ventosa más inteligente, incorporando sensores en la ventosa con el fin de regular el comportamiento de la ventosa."
Información facilitada por la Universidad de Bristol -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón
Fuente: Tianqi Yue, Weiyong Si, Alex Keller, Chenguang Yang, Hermes Bloomfield-Gadêlha and Jonathan Rossiter. Bioinspired multiscale adaptive suction on complex dry surfaces enhanced by regulated water secretion. PNAS (2024). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2314359121
