CHEMOCONTROL. Diseño e implementación de sistemas de control BIO - inspirados por señales químicas

Abstract

Actualmente, dentro del campo de la robótica, se están realizando numerosos avances
en el desarrollo de sistemas orientados a la introducción de esta tecnología en todos
los campos, incluso en los más cotidianos. Sin embargo, se da prioridad al estudio de
nuevas funcionalidades respecto a la investigación de nuevos materiales o sistemas de
accionamiento. Es por eso que, a día de hoy, los robots que vemos suelen ser dispositivos
mecánicos pesados, rígidos y muy voluminosos. Sin embargo, la tendencia es que en un
futuro estos estén en estrecha colaboración e interacción con los seres humanos, lo que
debe propiciar la búsqueda de nuevos sistemas más ligeros y flexibles.
Con este pensamiento se comienza el desarrollo de los músculos artificiales, sistemas
inteligentes que imitan el comportamiento de un músculo pero utilizando actuadores mec
ánicos.
Los músculos tienen dos características principales: están formados por un número
elevado de unidades funcionales básicas agrupadas en fascículos con una disposición geométrica concreta y transmiten señales químicas de actuación a sus unidades motoras. Es
esta segunda característica la que da forma a este proyecto, pues no se tiene constancia
de investigaciones sobre la importancia de la transmisión de señales químicas en el
comportamiento del músculo.Las neuronas motoras responsables del movimiento de los músculos funcionan por la
recepción de estímulos del ambiente que las rodea y la conducción del impulso nervioso.
En este proceso intervienen:
Dendritas: son las terminaciones dedicadas a la recepción de los estímulos del exterior
(neurotransmisores).
Núcleo: se encuentra dentro del soma, centro metabólico de la neurona.
Axón: recubierto por la vaina de mielina, se encarga de conducir el impulso eléctrico
hacia las fibras musculares.
Fibra muscular: célula con capacidad contráctil, la cual forma el tejido muscular.
Estas son estimuladas por el impulso conducido a través del axón.
La replica de estas estructuras a escalas muy pequeñas es muy compleja y por ello se
están estudiando sistemas alternativos utilizando como unidades funcionales unos actuadores
lo suficientemente pequeños para imitar las estructuras geométricas.
En este Proyecto Fin de Grado se va a imitar el proceso que engloba el movimiento
de un músculo, desde la recepción de los neurotransmisores en las dendritas hasta la
contracción de la fibra muscular. El objetivo de este proyecto es el estudio e implementación, si es posible, de un sistema
de control para estas fibras basado en la recepción de distintas señales químicas, tomando
como referencia el funcionamiento de una neurona motora real.
El proyecto se ha dividido en 4 fases o etapas a través de las cuales se va a ver
la evolución de la programación de este sistema de control. Para ello se van a utilizar
distintas herramientas software como Matlab o Arduino, aunque la herramienta principal
a lo largo de todo el proceso ha sido LabVIEW, un software basado en la programación
gráfica mediante diagramas de bloques.