Una mano robótica impresa en 3D puede agarrar un huevo o una botella de un litro

Utilizando un material que se puede imprimir en 3D y es altamente estirable como el caucho, un equipo de científicos surcoreanos desarrolló un dispositivo en forma de mano robótica, que logra movimientos muy precisos y puede tomar objetos pequeños y pesados al mismo tiempo.

El nuevo material desarrollado con ayuda de IA permite fabricar robots blandos capaces de deformarse como músculos humanos sin renunciar a la resistencia. El prototipo del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur (KAIST) ha logrado levantar una botella con un litro de agua y manipular objetos tan delicados como un huevo.

La robótica blanda avanza así un nuevo paso hacia unas máquinas capaces de interactuar con objetos cotidianos, con una delicadeza mucho más parecida a la de una mano humana. De acuerdo a una nota de prensa y a un estudio publicado en la revista Nature Communications, la mano robótica fabricada mediante impresión 3D puede adaptarse a objetos de formas, tamaños y fragilidades muy diferentes, gracias a la precisión de sus movimientos.

Superando escollos

El avance no está únicamente en el diseño de la mano, sino además en el material utilizado para construir sus actuadores. Los científicos emplearon inteligencia artificial para hallar una formulación que logre combinar dos propiedades que normalmente entran en conflicto: una resina que sea fluida como para poder imprimirse mediante tecnología DLP y, al mismo tiempo, que el material obtenido sea extraordinariamente elástico y resistente.

La impresión DLP utiliza luz para solidificar una resina líquida capa a capa y permite crear estructuras complejas con gran precisión. El problema es que los materiales más resistentes y elásticos suelen ser demasiado viscosos para ser procesados correctamente por estas impresoras. En sentido contrario, reducir la viscosidad facilita la fabricación, pero normalmente deteriora las propiedades mecánicas del resultado. Esa contradicción ha sido durante años uno de los principales obstáculos para fabricar robots blandos realmente funcionales.

Materiales diseñados con IA

Para resolverlo, el equipo recopiló datos experimentales sobre distintas formulaciones y entrenó modelos de aprendizaje automático capaces de relacionar su composición con características como la viscosidad, el tiempo de curado, la rigidez y la capacidad de elongación. En lugar de probar combinaciones a ciegas, la inteligencia artificial permitió seleccionar las formulaciones más prometedoras antes de llevarlas al laboratorio.

Gracias a este enfoque se obtuvo un elastómero que puede imprimirse mediante DLP y que alcanza una elongación superior al 600 %. Su viscosidad se sitúa dentro de un rango compatible con la impresión, mientras que a temperatura ambiente mantiene una gran capacidad de deformación. En determinadas pruebas, el material superó seis veces su longitud original sin desgarrarse con facilidad.

Fuerza y delicadeza al mismo tiempo

Al convertir ese material en actuadores neumáticos, los investigadores verificaron el éxito de la innovación. Estos dispositivos funcionan mediante presión de aire y se expanden y curvan de una forma similar a los músculos y tendones de un dedo. Los especialistas combinaron varios actuadores para construir una pinza blanda de tres dedos, capaz de modificar su comportamiento de agarre en función de la geometría y la fragilidad del objeto.

Las demostraciones destacan por el contraste entre fuerza y delicadeza. El prototipo pudo levantar y colocar una botella de plástico llena de un litro de agua, pero también sujetó de forma estable una botella de vidrio, un cartón de huevos, un ratón de ordenador y un huevo en forma individual. Según los investigadores, los objetos permanecieron sujetos incluso al someter el sistema a movimientos de agitación, sin deslizamientos ni daños.

Adaptación y precisión

El punto clave está en que una mano robótica blanda no necesita ejercer la misma presión sobre todos los objetos. Su estructura puede adaptarse pasivamente a las superficies y modificar la estrategia de agarre según la forma del elemento. En el caso de la botella de vidrio, por ejemplo, la pinza la aseguró lateralmente, mientras que el cartón de huevos pudo sujetarse tanto desde arriba como desde abajo.

Los investigadores consideran que su método puede acelerar el desarrollo de nuevos materiales para robots blandos, dispositivos y productos médicos personalizados. Los resultados también demuestran que la inteligencia artificial puede convertirse en una herramienta vital para diseñar materiales con propiedades específicas.