Robots inspirados en origami

Jamie Paik, directora del Reconfigurable Robotics Lab (RRL) de Lausana, está especializada en investigar cómo crear máquinas capaces de “adaptarse a múltiples tareas en entornos desconocidos”. Ella y su equipo desarrollan sobre todo modelos con tamaños de pocos centímetros y dotados de minimotores y sensores inteligentes. Entre los prototipos que experimentan están los robots origami (o robogamis), inspirados en el arte japonés —también conocida como papiroflexia— que consiste en doblar un papel para obtener figuras de formas variadas.

La investigadora explica que los primeros en introducir este modelo, hace una década, fueron algunos matemáticos del MIT de Boston (EE UU). “Desarrollaron un algoritmo que demuestra cómo se puede crear cualquier objeto en tres dimensiones si se trabaja a partir de estructuras origami”, asegura la ingeniera a EL PAÍS. A partir de esa idea, ella y su grupo empezaron a preguntarse: “¿Cómo podemos convertirlo en realidad?”.

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Los robotsorigami desarrollados en su laboratorio están compuestos por módulos rígidos y finos, de tamaño muy reducido y dotados de microcomponentes que les otorgan capacidades como la de saltar o arrastrarse. Si se combinan estas capas entre ellas, se pueden construir arquitecturas que se doblan y reconfiguran según la funcionalidad requerida. “Lo que nos interesa es el concepto que hay detrás, de que se pueda empezar de un solo trozo de papel para construir la figura de un avión o un coche”, cuenta Paik. En su opinión, poner en práctica este esquema de diseño significa, en otras palabras, poder “crear en un mundo en 2D robots 3D”.

Diseñar y construir máquinas de este tipo conlleva múltiples ventajas, asegura esta investigadora. “Capas bidimensionales con esas características se pueden fabricar masivamente y de manera rápida y barata”, detalla. “Y como el robot se reconfigura por sí solo en una estructura en tres dimensiones, no hay necesidad de que las varias partes se ensamblen manualmente”, agrega. El resultado es un robot “que se adapta mejor a las necesidades del usuario” y no supone costes de producción elevados, según mantiene.

Paik considera los robogamis como un ejemplo de robot blando. Entre las características que se suelen atribuir a este tipo de máquinas (llamadas en inglés soft robots), están la multifuncionalidad y el hecho de ser compuestas por materiales flexibles como la silicona o la goma. En opinión de la directora del RRL, el concepto de flexibilidad se puede referir también al diseño de los robots, y por eso incluye en esta categoría a los que están basados en la papiroflexia. “Un prototipo compuesto por piezas suficientemente pequeñas y delgadas puede ser flexible aunque estas sean de un material rígido”, sostiene.

El desarrollo de máquinas reconfigurables abre nuevas perspectivas para la robótica, según Paik. Este tipo de tecnología podría resultar útil, en el futuro, para las operaciones de búsqueda y rescate o las exploraciones en el espacio, asegura esta ingeniera canadiense instalada en Suiza y con un currículum construido entre universidades como Harvard y empresas como Samsung y Mitsubishi. “En el ámbito de las misiones espaciales, el coste para transportar cualquier componente es muy elevado”, explica. “Por esa razón, no se pueden enviar muchos robots. Con modelos pequeños y multifuncionales, se lograría mayor libertad de acción”.

A la espera de poder ver despejar un robot de este tipo hacia otros planetas, en el RRL se han realizado prototipos destinados a otros usos. Uno de ellos es un joystick para el control de acciones en la realidad virtual, basado en una estructura origami. “Cuando no lo usas es completamente plano. Pero es sensible al tacto y se puede convertir en un objeto en tres dimensiones”, explica Paik. 

También se han creado modelos reconfigurables, algunos hechos de materiales flexibles, destinados al ámbito médico. Uno, por ejemplo, está formado por elementos neumáticos y sirve para dar rigidez a la espalda de personas con problemas lumbares. Otro es un dispositivo en dos dimensiones dotado de sensores sensibles al tacto, que se aplica encima de la piel de un paciente. Este prototipo transmite señales bidireccionales entre el portador y un ordenador de control y puede ser útil para la rehabilitación de personas con dificultades motoras.

“Las nuevas tecnologías avanzan muy rápido, pero todavía no sentimos que los robots puedan darnos muchas ventajas en nuestro día a día”, reflexiona Paik. Tenemos que acercarlas a la vida cotidiana”, agrega. La investigadora indica los ámbitos de la fisioterapia y en general del bienestar físico y del deporte entre los que más pueden tener beneficio del desarrollo de estas máquinas. “No busco solo crear robots basados en el modelo de los origami, sino máquinas que se puedan usar de forma segura y personalizada. Que sean útiles, según el caso, para personas con características diferentes y adaptables tanto a las necesidades de un niño como a las de un anciano”.