En estos momentos, la nave Orión de la NASA está dando la vuelta a la Luna en la primera misión de Artemis, seguida desde España, que demostrará que el ser humano cuenta con la tecnología para regresar a su superficie y vivir por primera vez en el satélite. Después llegarán otros destinos más complejos como Marte, pero antes es necesario encontrar la forma de construir fuera del planeta Tierra con escasos materiales y mano de obra.
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Con este futuro en mente, el MIT ha dado un salto significativo en el desarrollo de robots autónomos que podrían ser los albañiles y aparejadores del mañana. Estas orugas mecánicas son capaces de crear réplicas suyas cuando necesitan más ayuda para seguir con la construcción de un edificio.
El Centro de Bits y Átomos (CBA) del MIT lleva años trabajando en este proyecto y recientemente ha publicado sus nuevos avances en la revista Nature Communications Engineering. Su objetivo es crear un sistema de ensamblaje de robots autorreplicantes completamente autónomos capaces de ensamblar estructuras más grandes, incluidos robots más grandes, y planificar la mejor secuencia de construcción, aunque para ello reconocen que aún están a años de conseguirlo.
Robots crean robots
Su último logró se basa en utilizar las piezas que forman la estructura también en la formación de los bots que la ensamblan para que ellos mismos puedan modificarse y crear robots de mayor tamaño con las mismas subunidades cuando sea necesario.
Anteriores versión de robots y vóxeles de construcción
Todo el mundo está familiarizado con la construcción por bloques a raíz de los juegos de Lego que han demostrado durante décadas que cualquier cosa se puede crear partiendo de pequeñas piezas. Pero lo que ya no es tan común es que esos bloques sirvan tanto para crear estructuras como para formar parte de los robots autónomos que construyen la obra.
Suena complejo, pero quizás sea más fácil de comprender si se remonta a lo conseguido en años anteriores por el equipo. En 2019, el equipo liderado por el profesor y director de CBA Neil Gershenfeld presentaba unos robots autónomos entrenados para servir como obreros en el montaje de estructuras con bloques en forma de octaedros.
Robots del MIT ensamblan estructuras
Los bots enganchaban los vóxeles y los trasladaban hasta la zona donde eran necesarios para seguir haciendo crecer la estructura, como obreros que colocan un ladrillo sobre otro. Sin embargo, los investigadores descubrieron que, a medida que crece la estructura, los robots tenían más dificultades para desplazarse por ella colocando piezas.
Como solución decidieron replicar el método de construcción con vóxeles para hacer más moldeables los bots. Con el nuevo sistema, los bots van adaptando su tamaño y capacidad de movimiento a la construcción que están levantando. De esta forma, pueden usar varios vóxeles unidos de extremo a extremo para formar una cadena y ejercer como grúa, brazo o gusano que agarra otro voxel y lo arrastran hasta la posición deseada para seguir formando la estructura.
Vóxeles complejos del MIT
Esto se ha conseguido desarrollando vóxeles complejos que ya no son pura mecánica, sino que ahora pueden transportar energía y datos dentro de su unidad. Esta idea ya se había visto en un trabajo anterior del MIT donde unos cubos portan baterías, motores y chips para poder realizar trabajos por su cuenta.
El resultado son unos bloques con los que construir tanto estructuras como robots sin que tengan que estar unidos por cables a una fuente de energía y el sistema de control. "No hay cables. Solo está la estructura", celebra Gershenfeld.
Obreros autónomos
Los bots tienen autonomía para decidir cuándo es el momento de crecer o gestar una versión más grande de sí mismos que pueda operar en las partes menos accesibles de la construcción. Al mismo tiempo, bots más pequeños se centran en terminar los detalles más precisos de la edificación que tienen 'entre manos'.
Robot de ensamblaje
"Hay miles de artículos publicados sobre planificación de rutas para robots", dice Gershenfeld. "Pero el paso siguiente en el que el robot tiene que tomar la decisión de construir otro robot o un tipo diferente de robot es nuevo. Realmente no hay nada previo al respecto".
Llegar a este nivel de autonomía y capacidad de decisión ha requerido gran parte del tiempo de trabajo de los investigadores para desarrollar los algoritmos. Una autonomía que no solo confiere la posibilidad de elegir entre un robot más grande o más pequeño, también deben determinar por su cuenta la planificación del proceso de construcción, por dónde comienzan.
De la Tierra a Marte
Desde el MIT ponen de ejemplo de inspiración la construcción de los aviones donde se necesitan enormes fábricas con pórticos mucho más grandes para construir los componentes, "cuando haces un jumbo jet, necesitas jumbo jets para transportar las partes del que estás fabricando", explica Gershenfeld.
Con esta idea en mente, el sistema de robots ensambladores puede ser de utilidad en la tierra para trabajos de construcción en los que la mano de obra humana no pueda trabajar con seguridad. El proyecto ha despertado el interés de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de Estados Unidos para aplicarlo en la construcción de estructuras de protección costera contra la erosión y el aumento del nivel del mar.
Ilustración de robots ensamblando una estructura
Por supuesto, además de ser de ayuda en la Tierra, estos robots tendrían un futuro laboral en otros mundos. La NASA recibe muchas propuestas de empresas o equipos de investigación que creen que su idea puede ayudar a simplificar la construcción de hábitats fuera del planeta Tierra. La impresión 3D de casas, bien con impresoras de gran tamaño o con enjambres de drones, es una de las opciones más vistas. Sin embargo, requieren una maquinaria y material que aún nos se ha demostrado cómo puede transportarse por el espacio.
En contraposición estaría la opción de los robots ensambladores. "La capacidad de ensamblar de forma autónoma este tipo de estructuras en el espacio en lugar de enviar un gran hardware preensamblado desde la Tierra es fundamental para la exploración futura sostenible de la Luna, el planeta rojo y más allá", así define la NASA su proyecto ARMADAS en el que encajarían los nuevos albañiles robóticos del MIT.