Un tronco robótico biónico con variabilidad de rigidez comparable a la de los elefantes gracias a la tensegridad para la asistencia en la vida diaria

Por qué importa un tronco robótico en la vida cotidiana

Imagínese tener un brazo extra lo bastante delicado como para entregarle un mando de la tele sin tumbar un vaso, pero también lo bastante potente como para levantar una caja pesada de un estante. Este estudio presenta un “tronco” robótico, inspirado en los elefantes, que puede cambiar rápidamente entre blando y flexible o rígido y poderoso. Montado en una silla de ruedas y controlado mediante una interfaz sencilla, está diseñado para ayudar a personas con movilidad reducida a realizar tareas cotidianas en casa y en espacios públicos.

Aprendiendo de la trompa del elefante

Las trompas de los elefantes son herramientas biológicas multifunción: pueden pelar un plátano sin aplastarlo y también izar cargas más pesadas que lo que muchas personas pueden levantar. Logran esto ajustando constantemente la rigidez de sus músculos, tensando grupos musculares cuando se necesita fuerza y relajándolos para movimientos delicados. Los ingenieros han intentado replicar este truco usando estructuras llenas de aire, mecanismos de bloqueo o materiales especiales que se endurecen y ablandan con la temperatura. Pero estos diseños robóticos previos suelen ofrecer solo unos pocos niveles fijos de rigidez, requieren bombas voluminosas o cambian demasiado despacio para reaccionar en tiempo real.

Un esqueleto flexible de cables y resortes

Los investigadores construyeron un nuevo tipo de tronco robótico usando un esqueleto de “tensegridad”: una celosía de barras rígidas mantenidas por una red de cables y resortes bajo tensión. El tronco, de poco menos de un metro de longitud y alrededor de un kilogramo de peso, está dividido en secciones conectadas por resortes dispuestos de forma ingeniosa. Tirando o aflojando seis cables internos con motores eléctricos, el equipo puede doblar el tronco en curvas suaves o acortarlo y enderezarlo. Cuando se tensan cables específicos mientras otros se sueltan, el tronco se vuelve blando y serpenteante, capaz de sortear obstáculos. Cuando todos los cables tiran a la vez, la estructura se contrae, los resortes se estiran y almacenan energía elástica, y el tronco se vuelve mucho más rígido.

Desde el tacto delicado hasta el levantamiento pesado

Mediante experimentos cuidadosos y modelado por ordenador, el equipo demostró que su tronco puede cambiar su rigidez a la flexión en más de un orden de magnitud, desde muy flexible hasta muy rígido, y hacerlo en aproximadamente un segundo. Mediciones internas revelaron que ciertos resortes se estiran varias veces su longitud inicial durante la contracción, aumentando drásticamente la energía almacenada y, por tanto, la rigidez global. En pruebas prácticas, el tronco pudo doblarse alrededor de espacios estrechos para alcanzar un objetivo y luego endurecerse para pinchar un globo con precisión usando una pequeña aguja. También levantó objetos que iban desde huevos frágiles hasta herramientas pesadas y packs de bebida manteniendo la punta nivelada, simplemente ajustando la fuerza con la que se tiraban los cables.

Reaccionando en tiempo real al entorno

Puesto que la rigidez puede cambiar rápida y repetidamente, el robot puede responder a situaciones cambiantes. En una demostración, el tronco sostuvo un huevo mientras se dejaba caer sobre él una botella de agua. Cuando el tronco estaba blando, se deformó con facilidad y el huevo se quebró. Cuando el sistema primero cambió el tronco a un estado rígido, absorbió el mismo impacto sin romper el huevo. En otra prueba, el tronco sostuvo una botella que se iba llenando lentamente de agua; conforme aumentaba el peso, el robot se acortó y se endureció automáticamente para mantener la botella estable y nivelada. Estos ejemplos muestran cómo un tronco de rigidez variable puede servir tanto como manipulador delicado como estructura protectora ante golpes o impactos inesperados.

Ayudando a las personas en entornos diarios

Para explorar el uso en el mundo real, los investigadores montaron el tronco robótico en una silla de ruedas eléctrica y añadieron una cámara, una pinza blanda y un panel de control sencillo. Un usuario conduce la silla con un joystick y guía el tronco con otro, mientras una pantalla muestra la vista de la cámara. Con movimientos preestablecidos y ajustes manuales finos, tanto un voluntario sano como una persona post-ictus utilizaron el sistema para realizar tareas cotidianas: abrir puertas de armarios, colocar libros en estantes altos, cargar la ropa en la lavadora, tirar la basura y recoger comida y bebidas en tiendas y restaurantes. Deslizando un control para cambiar la rigidez, los usuarios podían ablandar el tronco al trabajar en espacios reducidos o manipular objetos ligeros, y endurecerlo al transportar cargas más pesadas o necesitar una colocación precisa.

Qué significa esto para el futuro

Este trabajo demuestra que un robot de cables y resortes inspirado en la trompa de un elefante puede igualar el amplio rango de rigidez del animal y su conmutación rápida, a la vez que es lo bastante ligero y compacto para montarse en una silla de ruedas. La capacidad de transicionar suavemente desde un movimiento compliant y delicado a un soporte fuerte de carga hace que el tronco sea especialmente prometedor para la tecnología de asistencia, donde la seguridad y la adaptabilidad son críticas. Aunque la durabilidad a largo plazo y una detección más inteligente aún necesitan mejoras, el estudio apunta hacia un futuro en el que las personas con movilidad reducida puedan confiar en ayudantes robóticos altamente responsivos para ampliar su alcance e independencia en la vida diaria.

Cita: Zhang, J., Yang, C., Yang, H. et al. A bionic robotic trunk with tensegrity-enabled elephant-comparable stiffness variability for assisted daily living. Nat Commun 17, 3545 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70380-9

Palabras clave: robótica blanda, tecnología de asistencia, rigidez variable, tensegridad, robótica para sillas de ruedas