Investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Carnegie Mellon, en colaboración con paleontólogos de España y Polonia, utilizaron evidencia fósil para diseñar una réplica robótica blanda de pleurocistítida, un organismo marino que existió hace casi 450 millones de años y se cree que es uno de los primeros equinodermos capaces de moverse utilizando un tallo muscular.
Publicado hoy en Las actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS)la investigación busca ampliar la perspectiva moderna del diseño y movimiento animal mediante la introducción de un nuevo campo de estudio, la Paleobiónica, cuyo objetivo es utilizar la Softbótica, robótica con electrónica flexible y materiales blandos, para comprender los factores biomecánicos que impulsaron la evolución utilizando organismos extintos. .
«La softbotics es otro enfoque para informar a la ciencia utilizando materiales blandos para construir extremidades y apéndices de robots flexibles. Muchos principios fundamentales de la biología y la naturaleza sólo pueden explicarse completamente si miramos hacia atrás en la línea de tiempo evolutiva de cómo evolucionaron los animales. Estamos construyendo robots análogos para estudiar cómo ha cambiado la locomoción», dijo Carmel Majidi, autor principal y profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad Carnegie Mellon.
Dado que el tiempo de los humanos en la Tierra representa sólo el 0,007% de la historia del planeta, el reino animal moderno que influye en la comprensión de la evolución e inspira los sistemas mecánicos actuales es sólo una fracción de todas las criaturas que han existido a lo largo de la historia.
Utilizando evidencia fósil para guiar su diseño y una combinación de elementos y polímeros impresos en 3D para imitar la estructura columnar flexible del apéndice móvil, el equipo demostró que las pleurocistítidas probablemente podían moverse sobre el fondo del mar mediante un tallo muscular que empujaba el animal hacia adelante. A pesar de la ausencia de un análogo actual (desde entonces, los equinodermos han evolucionado para incluir estrellas de mar y erizos de mar modernos), las pleurocistítidas han sido de interés para los paleontólogos debido a su papel fundamental en la evolución de los equinodermos.
El equipo determinó que los movimientos amplios y amplios eran probablemente el movimiento más efectivo y que aumentar la longitud del tallo aumentaba significativamente la velocidad de los animales sin obligarlos a ejercer más energía.
«Los investigadores de la comunidad de robótica bioinspirada deben seleccionar características importantes que valga la pena adoptar de los organismos», explicó Richard Desatnik, candidato a doctorado y coprimer autor.
«Básicamente, tenemos que decidir buenas estrategias de locomoción para que nuestros robots se muevan. Por ejemplo, ¿un robot estrella de mar realmente necesitaría usar cinco extremidades para moverse o podemos encontrar una estrategia mejor?» añadió Zach Patterson, ex alumno de CMU y coprimer autor.
Ahora que el equipo ha demostrado que pueden utilizar Softbotics para diseñar organismos extintos, esperan explorar otros animales, como el primer organismo que podría viajar del mar a la tierra, algo que no se puede estudiar de la misma manera con un robot convencional. hardware.
«Dar nueva vida a algo que existió hace casi 500 millones de años es emocionante en sí mismo, pero lo que realmente nos entusiasma de este avance es cuánto podremos aprender de él», dijo Phil LeDuc, coautor del estudio. y profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad Carnegie Mellon. «No sólo estamos mirando fósiles bajo tierra, sino que estamos tratando de comprender mejor la vida trabajando con paleontólogos increíbles».
Otros colaboradores incluyen a Przemyslaw Gorzelak, Instituto de Paleobiología, Academia Polaca de Ciencias, y Samuel Zamora, Instituto Geológico y Minero de España.
