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tél 33.ª edición de los primeros premios Ig Nobel anuales se anunciaron el 14 de septiembre de 2023. Conocidos por celebrar la “investigación que hace reír a la gente… y luego pensar”, los diez premios abarcaron un amplio espectro de temas, desde comiendo fósiles a tomar imágenes del recto.

Daniel Prestóningeniero mecánico de la Universidad Rice, y su equipo obtuvieron el premio de ingeniería mecánica por su trabajo único en necrobótica, un término que se les ocurrió para referirse a su trabajo. pinza basada en araña muerta invención.1

“Algunos de nuestros modelos científicos han ganado [this award] en el pasado. Entonces, por nuestra parte, todo el equipo está realmente emocionado de haber podido obtener este honor”, ​​dijo Preston.

Investigadores biorobóticos a menudo encuentro inspiración en naturaleza, y el caso de Preston no fue diferente. Una araña muerta encontrada en el pasillo de su nuevo laboratorio en 2019 llamó la atención del equipo. Más específicamente, los investigadores quedaron intrigados por la observación de que las patas de la araña muerta se curvaban hacia adentro. Fueron directamente a la red mundial para comprender cómo mueven las patas las arañas.

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En los humanos, los pares de músculos antagónicos como el bíceps y el tríceps nos permiten flexionar y extender los brazos. Sin embargo, el equipo descubrió que las extremidades de las arañas funcionan de manera diferente.

«Tienen músculos flexores para acercar las piernas al cuerpo, pero no tienen músculos extensores», explicó Preston. Dependen de un sistema hidráulico en el que se genera presión de fluido en su prosoma (una parte del cuerpo que se conecta a sus piernas) para extender sus piernas. Una vez que la araña muere, la falta de presión provoca que las extremidades se enrosquen.

Los investigadores han intentado imitando el poderoso agarre de una araña en materiales bioinspirados antes, pero los ingenieros tuvieron una idea única que anuló la necesidad de materiales externos.2,3 Si pudieran aplicar presión dentro del cadáver de una araña, tendrían a mano un invento ingenioso: una araña muerta animada con movimientos controlados de las extremidades para agarrar objetos.

El equipo de Preston utilizó una serie de pasos de fabricación para crear sus pinzas necrorobóticas.

Te Faye Yap y coautores

«Una de las cosas que más nos entusiasma de este trabajo es que la naturaleza construye este actuador o pinza robótica para nosotros», dijo Preston. Su equipo tenía la intención de aprovechar el mecanismo natural de extensión y flexión de la araña para su dispositivo, lo que significaba que necesitaban aprovechar su sistema hidráulico.

Para lograrlo, pegaron una aguja hipodérmica en la región del prosoma de una araña lobo sacrificada y conectaron el otro extremo de la aguja a una jeringa. Ahora podían modular la presión prosomal bombeando aire para controlar la extensión y flexión de las patas de la araña.

El equipo demostró que los robots araña-cadáver, que se movían como máquinas arcade de garras, levantaban objetos hasta 1,3 veces su propio peso corporal. Los investigadores también validaron que la pinza podía recoger objetos de diferentes formas, tamaños y pesos probando un cable de puente, un cubo de espuma y una araña.

“Una de las mayores ventajas es la simplicidad del enfoque. Podemos fabricar componentes robóticos a pequeña escala como estas pinzas básicamente con un simple paso”, dijo Preston.

Preston cree que estos materiales naturales con un acolchado suave y un agarre firme podrían resultar útiles para manipular materiales frágiles, como muestras de insectos, en investigaciones de campo. El equipo también espera manipular una pata de araña a la vez en el futuro para comprender mejor la locomoción de los arácnidos.

Referencias

  1. Yap TF, et al. Necrobótica: materiales bióticos como actuadores listos para usar. Ciencia avanzada. 2022;9(29):2201174.
  2. Kellaris N, et al. Actuadores electrohidráulicos inspirados en arañas para juntas rápidas y de accionamiento suave. Ciencia avanzada. 2021;8(14):2100916.
  3. Lin Y, et al. Una estrategia de respuesta al estrés bioinspirada para pinzas blandas de alta velocidad. Ciencia avanzada. 2021;8(21):2102539.