💪 Estos tendones artificiales hacen a los robots 30 veces más fuertes

La frontera entre el tejido vivo y la máquina se desdibuja en los laboratorios del MIT. Allí, unos ingenieros han desarrollado una interfaz inspirada en la biología que permite que músculos cultivados en laboratorio actúen sobre estructuras robóticas. Este enfoque supera una dificultad importante de los robots biohíbridos al basarse en un principio fundamental de la anatomía animal.

El núcleo de la innovación reside en la creación de tendones artificiales. Diseñados como intermediarios mecánicos entre el material biológico y las piezas sintéticas, estos tendones se fabrican a partir de un hidrogel especial. Juntos, el músculo y este hidrogel forman una unidad funcional coherente. Esta arquitectura reproduce el esquema natural músculo-tendón-hueso, optimizando así la transferencia de la fuerza de contracción hacia un accionador robótico, como una pinza.

El principio biomecánico: una unión inteligente

La principal dificultad de los robots biohíbridos provenía de la incompatibilidad mecánica entre la gran flexibilidad del tejido muscular y la rigidez de los esqueletos artificiales. Una fijación directa solía provocar daños en el músculo o una pérdida de energía. El equipo del MIT resolvió este problema inspirándose en la naturaleza, donde los tendones sirven precisamente como elementos de transición.

Los investigadores modelaron el sistema como un conjunto de tres elementos con propiedades distintas, que representaban el músculo, los tendones y el esqueleto robótico. Este modelo permitió calcular la rigidez ideal de los tendones artificiales para transmitir la máxima fuerza sin dañar el músculo. El material elegido, un hidrogel, fue diseñado para poseer exactamente esa propiedad.

Una vez fabricados, estos cables de hidrogel se fijaron a los extremos de una banda muscular. El conjunto se conectó luego a los dedos de una pinza robótica. Esta configuración permite concentrar la fuerza de contracción en el movimiento deseado, evitando así el desperdicio de energía de los diseños anteriores.

Un aumento del rendimiento y una nueva modularidad

Los resultados, publicados en la revista Ciencia Avanzada, son claros. En comparación con un sistema en el que el músculo está unido directamente al esqueleto, el dispositivo con tendones artificiales permitió que la pinza se cerrara tres veces más rápido. Más notable aún, la fuerza ejercida aumentó en un factor de 30. Este incremento muestra la mejora en la transferencia mecánica.

La solidez del sistema también se puso a prueba, ya que la unidad músculo-tendón mantuvo su rendimiento durante más de 7.000 ciclos de contracción. Los investigadores indican que la relación potencia/peso del sistema se multiplicó por 11. Por lo tanto, una pequeña cantidad de tejido muscular, correctamente conectada, puede realizar un movimiento mucho más eficaz.

Este avance introduce un alto grado de modularidad en el diseño de robots biohíbridos. Como señala Ritu Raman, los tendones artificiales actúan como conectores intercambiables. Este enfoque hace posible ensamblar sistemas de diferente naturaleza, ya sean herramientas micrométricas para cirugía o dispositivos autónomos, eligiendo cada vez la unidad motora adecuada.