¿Qué podemos aprender de la naturaleza? ¿Qué habilidades del mundo animal pueden emplearse en las aplicaciones industriales? En la Bionic Learning Network llevamos años tratando estas cuestiones. En colaboración con universidades, institutos de investigación y empresas tecnológicas, diseñamos prototipos cuyos principios técnicos se inspiran en la naturaleza. Un tema recurrente son los movimientos y las funciones singulares de la trompa del elefante.
Con el asistente biónico de manipulación (2010), el BionicMotionRobot (2017) y el BionicSoftArm (2019), han surgido con el tiempo una serie de brazos robóticos ligeros y neumáticos. Con sus flexibles estructuras de fuelle, todos ellos pueden aplicar sin esfuerzo las fluidas secuencias de movimiento del modelo natural. Según se iban desarrollando, los conceptos biónicos se hacían más compactos, de menor tamaño y se ponían en funcionamiento con mayor rapidez.
Para la refinada Bionic E-Trunk, nuestros desarrolladores, en colaboración con el Centro de Mecatrónica y Técnica de Automatización de Saarbrücken, han impulsado la idea de la miniaturización y han implementado por primera vez los movimientos naturales mediante el accionamiento eléctrico.
La Bionic E-Trunk se compone de dos segmentos de 140 milímetros de largo cuyos diámetros se van reduciendo con la longitud. En su centro discurre una estructura de material impreso en 3D y una varilla superelástica para la estabilización longitudinal. Alrededor de este centro, que se asemeja a una columna vertebral, se han dispuesto finos alambres de un material metálico especial, una aleación con memoria de forma.
La aleación con memoria de forma posee dos estructuras diferentes en función de la temperatura: si se calienta, por ejemplo con ayuda de la electricidad, los alambres se acortan. Cuando se enfrían, “recuerdan” su forma anterior y vuelven a su posición original. Esto permite doblar a la Bionic E-Trunk de forma individual y controlada en cualquier dirección del espacio. Cuanto más finos son los alambres, más rápido se calientan y se enfrían de nuevo, por lo que reaccionan más directamente a su control.
Para la construcción del concepto, los desarrolladores han optado por una disposición similar a la de los antiguos proyectos de trompas accionadas neumáticamente. Por cada segmento, se instalan tres haces de alambres, cada uno de ellos compuesto por dos o cuatro alambres individuales. Así, puede dirigirse en una dirección definida según se vayan activando los alambres por separado. Interactuando entre sí, estos músculos artificiales proporcionan los movimientos fluidos y flexibles de la Bionic E-Trunk.
Gracias a su reducido peso propio de solo doce gramos, la trompa puede moverse fácilmente con los actuadores fabricados con aleaciones con memoria de forma. En comparación con otros principios de accionamiento, éstos poseen la mayor relación fuerza-peso.
En combinación con una micropinza, la Bionic E-Trunk podría emplearse en la manipulación de objetos pequeños. Además, con el concepto podría implementarse un proceso de dosificación en el sector de las ciencias de la vida. Para ello, se podría fijar un tubo flexible al lateral de la estructura. Esto podría utilizarse para extraer líquidos de los recipientes y transferirlos a otros depósitos. También sería concebible aplicar chorros de aire dirigidos para la limpieza de zonas estrechas.
Mientras que las predecesoras neumáticas se utilizaban exclusivamente para demostrar el agarre positivo de objetos, la Bionic E-Trunk puede utilizarse para poner en práctica otras funciones de la trompa del elefante: la absorción y expulsión de líquidos o aire.