El arte del origami aplicado a la robótica: minirobots capaces de plegarse solos

El origami es una técnica japonesa artesanal para trabajar el papel y generar distintos tipos de figuras sin recurrir a tijeras ni a pegamentos; por otro lado, el autoensamblaje está presente en la naturaleza, por ejemplo, en la forma de empaquetamiento del material genético dentro de los cromosomas o en el montaje estructural de un virus.

Investigadores del MIT -Instituto Tecnológico de Massachusetts- han aplicado la técnica de origami para la construcción de máquinas hiper flexibles en miniatura que se ensamblan solas en pocos minutos. Para automatizar el proceso de plegado, los científicos utilizaron un software de diseño inspirado en las técnicas del origami japonés, que permitió definir los mejores patrones para que la pequeña máquina plana adopte la forma tridimensional.

Exoesqueletos como capas de cebolla

El robot primario es básicamente un pequeño cubo de 1 cm de lado que mediante campos magnéticos puede ser controlado de forma remota. Está cubierto por capas o láminas plegables -exoesqueletos- y se desplaza a una velocidad de 4 centímetros por segundo. El plegado de los exoesqueletos depende del calor, ya que las capas están diseñadas y construidas de tal forma que -cuando reciben diferentes gradientes de calor por unos segundos- adquieren la configuración deseada (modelado por calor). La idea es que cada una de las capas o exoesqueletos le aporten al mini robot diferentes "habilidades" con múltiples funcionalidades.

Robots en el estómago

En el siguiente video, los investigadores del MIT simularon las condiciones físico-químicas del aparato digestivo y mostraron cómo un pequeño robot origami es tragado y viaja a través del esófago. Una vez que llega al estómago se activa y se dirige hacia una parte específica (el objetivo) donde hay un objeto indeseado (en este caso una pila de audífono). Cuando se encuentra lo suficientemente cerca de la pila, el mini robot se despliega, “atrapa” a la pila y la retira sin necesidad de recurrir a una cirugía. Por supuesto, el estómago y el esófago son artificiales pero sirven como prueba piloto para simular cómo debería funcionar el robot origami en un caso real.



El mini robot es introducido en una cápsula de material biodegradable (tejido de cerdo) y se traga como si fuese una píldora. Una vez dentro del estómago, la cápsula se disuelve y el robot es liberado. Se desdobla, desplegándose, y comienza a desplazarse como un acordeón minúsculo por las paredes del estómago. El itinerario del robot se determina a través de campos magnéticos que dirigen al pequeño origami hacia su destino. Cuando se sitúa en la posición adecuada -sobre la pila o cualquier otro objeto extraño- el robot puede volver a plegarse para realizar otra acción, por ejemplo: atrapar la pila y retirarla del sistema digestivo.

En combinación con diversas moléculas biocompatibles, el robot origami es capaz de plegarse mucho; pero al mismo tiempo, es lo suficientemente rígido como para completar sus tareas.

Robótica y educación

A propósito de los grandes avances realizados en el campo de la robótica mundial -como el caso del robot origami que acabamos de describir- resulta importante señalar algunos de los usos y beneficios de la enseñanza de la robótica en las aulas.

Cecilio Angulo, profesor de la Universidad Politécnica de Catalunia y director del Grupo de Investigación en Ingeniería del Conocimiento (GREC) ha escrito un artículo en el que explica que "educar mediante la interacción con los robots añade posibilidades adicionales al enfoque tradicional centrado en la construcción y programación de robots. La principal suposición de este enfoque es que la interacción con los robots puede reforzar los procesos educativos y los resultados, tales como el aprendizaje conceptual y el entrenamiento cognitivo, motivar a los estudiantes, apoyar la curiosidad y aumentar la conciencia sobre la robótica."

"La robótica y la programación en conjunto introducen una dimensión maravillosa –también en su sentido literal porque nos “¡maravillan!” – a la experiencia de aprendizaje porque la potencia computacional se localiza no (solamente) en una pantalla sino (también) en objetos tangibles, que comparten con nosotros un espacio físico y la posibilidad de ser perturbados por nuestro entorno. Aprender a través de la robótica aumenta el compromiso de los niños en actividades basadas en la manipulación, el desarrollo de habilidades motoras, la coordinación ojo-mano y una forma de entender las ideas abstractas. Además, las actividades basadas en robots proporcionan un contexto apropiado para el comportamiento cooperativo y el trabajo en equipo. La literatura informa de resultados valiosos en los programas educativos basados en la tecnología, tales como:

• 1. Competencia en el esfuerzo intelectual, adquisición de conocimientos informáticos y fluidez tecnológica.
• 2. Auto-confianza en el manejo de conceptos y problemas técnicos.
• 3. Competencias de colaboración y cooperación.
• 4. Uso de la tecnología para establecer contactos con compañeros y adultos creando relaciones cara a cara o en comunidades virtuales.
• 5. Sentido de presencia y realidad física en entornos cada vez más digitalizados o mediados.
• 6. Conocimiento de sus valores personales y respeto por los demás, uso responsable de la tecnología.
• 7. Nuevas ideas de aplicación de la tecnología para mejorar nuestro medio ambiente (la escuela, la comunidad, la sociedad)."

Dos ejemplos con desarrollo de robótica en ámbitos educativos de la Argentina

• Ludus: el Club de Robótica en Tucumán

Destinado al desarrollo de la robótica, es un espacio de encuentro para estudiantes, educadores y ciudadanos entusiastas de la tecnología. Ludus, el Club de Robótica de la provincia de Tucumán, tiene como antecedentes diversas acciones pedagógicas vinculadas al abordaje de la programación, que se realizan desde el 2014 desde la Coordinación de Educación Digital para alumnos y docentes de toda la provincia.

A lo largo de estos últimos tres años, en la provincia se trabajaron diferentes propuestas que buscaron acercar conocimientos del campo de la programación y la robótica a toda la comunidad educativa. El coordinador de Educación Digital de Tucumán, Ramiro Torres, contó que «en 2017 se concretó la idea de ampliar aún más esas acciones y se propuso la creación del club para quienes estuvieran interesados en iniciarse en estas materias». Además explicó, junto con el equipo que lleva adelante la iniciativa, que la idea es que en el club «converjan diversas actividades como la programación de placas Arduino, videojuegos, realidad aumentada, principios de mecánica y electrónica, y actividades relativas a las artes visuales, para potenciar y dar forma a los distintos abordajes de la robótica».

En esta entrevista completa, el equipo que organiza el Club de Robótica cuenta cómo trabajan, qué temas tratan en los cursos y cuál es la recepción de los chicos y sus familias.

• AgroRobótica: cuando la tecnología incide en el ámbito rural 

En la Escuela N.º 171 «Luis Lobo de la Vega» de la provincia de Tucumán funciona desde hace dos años un espacio destinado a la robótica educativa. Tiene como objetivo mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje para desarrollar en los jóvenes estudiantes las competencias del siglo XXI, contemplando también el crecimiento comunitario rural. Lo que facilitó la concreción de estas actividades fue haber conseguido un kit de robótica que se compró con aporte de docentes, reciclado de equipos electrónicos en desuso y la colaboración de agentes externos (como alumnos de formación profesional de audio y televisión de la Escuela de Adultos Latinoamérica). Acceder a la nota completa.