¿Qué pueden enseñarnos caracoles y babosas sobre robótica?
Las particularidades del movimiento de los caracoles han servido de inspiración para el diseño de máquinas con materiales blandos y capaces de desplazarse en condiciones especiales
GETTY IMAGES
Madrid
Pocas personas relacionarían a priori la tecnología con los caracoles y las babosas. Sin embargo, si estas criaturas han sobrevivido al durísimo test de la selección natural durante millones de años, deben de ser muy buenas en algo.
Hacen cosas fascinantes. Como resumió brillantemente el naturalista Mark Denny: “¿Cómo puede u animal con un solo pie caminar sobre pegamento?”.
¿Cómo se mueven los caracoles y babosas?
Los caracoles y babosas son gasterópodos, del griego gaster (estómago) y podos (pie). Literalmente, “pie en el estómago”. El nombre se debe a que parecen deslizarse sobre su vientre.
Aunque en realidad, el vientre, o más bien deberíamos decir el pie, es un músculo cuyas fibras pueden contraerse y relajarse de manera independiente. Esto permite al gasterópodo ejecutar un complejo conjunto de movimientos que usa para propulsarse.
Esquema simplificado de un caracol y la parte del músculo que genera la onda. / Author provided
Esquema simplificado de un caracol y la parte del músculo que genera la onda. / Author provided
El repertorio de movimientos y maneras de desplazarse que encontramos en estos animales es fascinantemente rico. Tanto, que resulta imposible describirlas todas en un solo artículo. Por esta razón nos centraremos en los caracoles y babosas terrestres, que llamaremos genéricamente caracoles.
Además del pie, el otro ingrediente esencial en el movimiento de los caracoles es la baba. Esta forma una película muy fina (alrededor de una décima de milímetro) entre el animal y el sustrato por el que se desplaza. Al tratarse de un líquido pegajoso, permite al animal desplazarse por superficies verticales e incluso boca abajo. ¡Es una de sus posiciones favoritas!
Las propiedades que tiene esta baba son muy distintas a las de los líquidos a los que estamos acostumbrados (agua, aceite, etc.). No solo es mucho más viscosa, sino que, además, la resistencia que ofrece a ser deformada depende de cuánta fuerza se haga sobre ella. Si se presiona levemente, se comportará como un sólido y apenas se deformará. Sin embargo, si la fuerza que se ejerce sobre ella excede un límite, de repente comenzará a fluir como un líquido corriente.
Desplazamiento ondulatorio
Como si se tratara de un muelle, el caracol genera ondas que discurren a lo largo de su músculo de la cola a la cabeza. Para ello contrae las fibras por delante de la onda y las relaja a su paso. Cada onda transporta un poco hacia delante la parte del cuerpo que atraviesa. De esta manera, el paso de una sucesión de ondas hace avanzar al animal lentamente hacia delante.
Imagen del pie de una babosa caminando por un cristal, donde se pueden ver claramente las ondas (franjas claras). / Author provided
Imagen del pie de una babosa caminando por un cristal, donde se pueden ver claramente las ondas (franjas claras). / Author provided
Si el caracol solo se desplazara por el suelo, estos movimientos serían suficientes para propulsarle. Sin embargo, su afición a estar boca abajo y a trepar hace necesaria la baba, el pegamento con el que se adhiere a todo tipo de superficies.
Pero moverse sobre pegamento no es trivial. Aquí es donde cobran importancia las propiedades exóticas de la baba. Cada vez que pasa una onda, el cuerpo cizalla la película de baba, haciéndola fluir y por tanto ofreciendo menor resistencia al avance. Por el contrario, en las partes del pie donde no hay actividad muscular, la baba se comporta como un pegamento y esa parte del cuerpo queda anclada.
Y todo esto, ¿por qué nos importa?
El ser humano ha usado siempre la naturaleza como fuente de inspiración para el desarrollo de la tecnología. Esto se conoce como biomimética. Naturalmente, la robótica no ha sido una excepción. Así, podemos encontrar robots que imitan peces o mulas de carga. Y por supuesto, también animales blandos, sin esqueleto, como los caracoles o los pulpos.
La principal habilidad de los caracoles es obvia: trepan por toda clase de superficies. Una capacidad que podría ser útil para realizar tareas en lugares de difícil acceso. Pensemos, por ejemplo, en ambientes altamente contaminados o en el rescate de personas tras terremotos.
Un grupo de investigadores del MIT construyó un robot que imitaba el movimiento de los caracoles. Más que obtener robots completamente funcionales, su objetivo era demostrar empíricamente que lo aprendido de la observación de los caracoles sirve para propulsar robots.
Otra característica de los caracoles es que son poco agresivos con la superficie por la que se desplazan. Esto inspiró a un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón) para construir un endoscopio que imitaba su movimiento.
Sin embargo, estos primeros robots aún estaban compuestos de partes mecánicas duras. Hoy en día, el desarrollo de técnicas de fabricación modernas como la impresión 3D o la litografía de materiales blandos ya hace posible construir robots completamente blandos, sin partes mecánicas.
Estos diseños están dando sus primeros pasos. El primer robot compuesto enteramente de materiales blandos, el Octobot, lo construyeron en 2016 investigadores de la Universidad de Harvard. En realidad se inspiraron en el pulpo, no en el caracol, aunque el diseño podría adaptarse fácilmente para replicar su movimiento.
Javier Rodríguez, Investigador en el Grupo de Mecánica de Fluidos, Universidad Carlos III
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
