Los científicos están convirtiendo arañas muertas… en pinzas mecánicas

Los científicos están convirtiendo arañas muertas... en pinzas mecánicas

El trabajo reciente de los ingenieros de la Universidad de Rice puede sonar un poco como un escenario sacado directamente de una película de terror de Hollywood. Las arañas tienden a encogerse mientras viven. Es difícil ver algún uso potencial en sus cadáveres. Pero los investigadores de Texas han encontrado uno. Las patas de araña pueden agarrar objetos grandes, delicados e irregulares con firmeza y suavidad sin romperlos. Los investigadores explotaron esto al transformar los cuerpos de las arañas en pinzas mecánicas, creando un nuevo tipo de robótica que llamaron “necrobótica”.

Las arañas pueden ser útiles incluso cuando ya están muertas. Ingenieros de la Universidad de Rice han demostrado cómo convertir arañas muertas en pinzas mecánicas que pueden mezclarse con su entorno. “La araña después de la muerte es la arquitectura perfecta para pinzas pequeñas y naturales”, dijo Daniel Preston de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de la Universidad de Rice.

Un estudio publicado en la revista Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.202201174) describe el proceso por el cual Preston y su colega Fei Yap, autor principal, utilizaron la fisiología de las arañas en una nueva área de investigación que llamaron “necrobótica”.

Robots araña muertos

Preston, Yap y sus colegas de la Universidad de Rice descubrieron una forma de extender las patas de una araña muerta y usarlas para agarrar objetos. El laboratorio de Preston se especializa en sistemas robóticos blandos, que a menudo utilizan materiales no convencionales en lugar de plásticos duros, metales y productos electrónicos.

– Estamos utilizando todo tipo de materiales nuevos e interesantes, como hidrogeles y elastómeros, que pueden ser inducidos por reacciones químicas, neumáticas y ligeras. También realizamos investigaciones sobre textiles y prendas de vestir. Esta área de robótica blanda es muy divertida porque podemos probar materiales no utilizados anteriormente. Los cadáveres de araña se ajustan a esta idea. Es algo que no se ha usado antes, pero que tiene un gran potencial, dijo Preston.

A diferencia de los humanos y otros mamíferos, que mueven sus extremidades sincronizando músculos opuestos, las arañas utilizan la hidráulica para moverse. El responsable de todo es el cefalotórax, que actúa como una vejiga llena de líquido. Cuando se contrae, envía un fluido corporal llamado hemolinfa a las extremidades, obligándolas a ponerse de pie. Cuando se libera la presión, las piernas se contraen. Todo tiene que ver con el mecanismo de aumento y disminución de la presión de hemolinfa en sus piernas. Por lo tanto, cuando una araña muere, este mecanismo deja de funcionar y su cuerpo se enrosca en una bola.

– Las arañas no tienen pares de músculos antagónicos. Solo tienen músculos flexores que permiten que las piernas se contraigan. Los enderezan bajo la influencia de la presión hidráulica. Cuando mueren, pierden esta habilidad. Es por eso que sus cuerpos se acurrucan en una bola, explicó Yap.

Necrobótica

Los robots biohíbridos no son nada nuevo. Recientemente, científicos japoneses construyeron un dedo robótico cubierto con tejido vivo similar a la piel que se puede regenerar y tiene una consistencia como nuestra propia piel porque en realidad está hecho de células de piel humana (más sobre esto en el texto: los científicos han creado un dedo artificial , cubierto con piel de células humanas). Sin embargo, el uso de material de un organismo fallecido es nuevo, por lo que los científicos creen que sus arañas robot muertas han dado paso a un nuevo campo de la robótica: la necrobótica.

Las arañas con las que se experimentaron los cadáveres eran arañas de la familia de los ponis. Esta familia incluye alrededor de 2400 especies. Los investigadores primero insertan una aguja en el cefalotórax de la araña y sellan el área alrededor de la inyección con un poco de superpegamento. Una ligera ráfaga de aire a través de la jeringa fue suficiente para activar las patas de la araña, logrando un rango completo de movimiento en menos de un segundo.

Los científicos lograron que una araña muerta agarrara una pequeña bola. Usaron este experimento para determinar la fuerza máxima de agarre. Las pruebas muestran que una pinza hecha de una araña puede levantar un peso de más del 130 por ciento. su propio peso y, a veces, mucho más.

Luego demostraron el uso de una araña muerta para levantar objetos frágiles y dispositivos electrónicos, incluida la eliminación de un puente conectado a una placa de circuito eléctrico o el movimiento de un bloque de espuma de poliuretano.

La mayoría de los componentes robóticos hechos por el hombre son complejos de fabricar, pero las arañas lo son aún más. “El concepto de necrobótica propuesto en este artículo utiliza diseños únicos creados por la naturaleza que pueden ser difíciles o incluso imposibles de replicar artificialmente”, escribieron los investigadores en su artículo.

Aplicaciones potenciales

Según los autores de la publicación, tales robots araña muertos pueden usarse, por ejemplo, en el ensamblaje de microelectrónica. También se pueden utilizar para atrapar insectos en la naturaleza. Es probable que haya más aplicaciones con el tiempo.

– Hay muchas tareas repetitivas de recoger y colocar que podemos ver. Se trata de tareas como clasificar o mover objetos en una escala muy pequeña, y tal vez incluso cosas como ensamblar microelectrónica, dijo Preston.

Una de las desventajas de una araña de agarre muerta es que comienza a desgastarse después de unos 1000 ciclos de contracción y extensión de las patas. Los investigadores creen que esto está relacionado con problemas de deshidratación de las articulaciones y puede remediarse con recubrimientos que retienen el agua.

Un mecanismo hidráulico en el cefalotórax permite a las arañas controlar cada pata individualmente, lo que será objeto de futuras investigaciones. – La araña muerta no la controla. Esto funcionó a nuestro favor en este estudio porque nos permitió controlar todas las piernas a la vez, dijo Preston.

Los autores de la publicación admiten que sus experimentos pueden sonar como el comienzo de una pesadilla para algunos, pero enfatizaron que lo que están haciendo no califica como “revivir” criaturas muertas. – Aunque la araña parece haber vuelto a la vida, estamos seguros de que está muerta, y la usamos en este caso solo como material recuperado de una araña que alguna vez estuvo viva. Nos da algo realmente útil, dijo Preston.

Fuente: Rice University, foto: Preston Innovation Lab / Rice University

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