Investigadores de la Universidad de Pensilvania y de la Universidad de Michigan desarrollaron robots autónomos y programables que se encuentran entre los más diminutos del mundo.

Según los estudios publicados en Robótica científica y Actas de la Entidad Franquista de Ciencias, estas máquinas microscópicas, casi imperceptibles a simple olfato, pueden realizar tareas de forma completamente autónoma durante varios meses.

Con un tamaño impreciso de 200 por 300 por 50 micrómetros, estos robots son más pequeños que un golondrino de sal y operan a la misma escalera que diversos microorganismos biológicos, lo que abre nuevas posibilidades en áreas como la medicina, la biotecnología y la investigación científica.

Estos diminutos robots se destacan por sus avanzadas características técnicas: cuentan con sensores electrónicos y una computadora integrada que les permite detectar la temperatura, ajustar su trayectoria y tomar decisiones de guisa independiente.

Esta autonomía, que hasta ahora se limitaba a robots de veterano tamaño, se logra sin escazes de cables, campos magnéticos ni control forastero mediante dispositivos tipo joystick.

El potencial de estas máquinas es especialmente relevante en medicina, ya que podrían monitorear la salubridad de células individuales. Por otra parte, ofrecen posibilidades en la industria, al colaborar en la construcción de dispositivos a microescala en el interior de distintos procesos productivos.

Las claves de la investigación

Investigadores liderados por Marc Miskin, profesor adjunto del Sección de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas en Penn Engineering, lograron un avance histórico en robótica: desarrollar robots autónomos diez mil veces más pequeños que los existentes.

El principal desafío fue alcanzar traslado y autonomía a escalas inferiores a un milímetroun problema que había mantenido estancado el mejora de robots independientes durante más de cuatro décadas. Según Miskin, este logro abre la puerta a nuevas posibilidades en la microescala.

Diseño y movilidad

El diseño de estos robots, sin partes móviles, les otorga una durabilidad anormal. “Se pueden mover repetidamente de una muestra a otra con una micropipeta sin que sufran daños”, señala Miskin. Por otra parte, su fuente de energía, suministrada mediante luces LEDles permite negociar y mantenerse flotando de guisa activa durante meses, lo que representa una superioridad significativa frente a versiones anteriores.

El laboratorio de David Blaauwde la Universidad de Michigan, fue esencia en la integración de capacidades computacionales y sensoriales en estos robots microscópicos. Blaauw, obligado por su trabajo en microcomputadoras de tamaño exaltado corto, identificó adjunto a Miskin la sinergia entre el sistema de propulsión desarrollado en Pensilvania y las microcomputadoras de Michigan.

A pesar de la compatibilidad tecnológica, crear un autómata eficaz requirió cinco primaveras de trabajo conjunto. Cada autómata incorpora una computadora completa con procesador y memoria en un espacio leve, otorgándole verdadera autonomía.

Sus paneles solares miniaturizados generan casi nada 75 nanovatiosmás de cien mil veces menos que un cronómetro inteligente, por lo que el equipo diseñó circuitos extremadamente eficientes y redujo el consumo de los microprocesadores más de mil veces respecto a soluciones convencionales.

El condicionado espacio de almacenamiento, principalmente ocupado por los paneles solaresobligó a compactar y optimizar el software de control, condensando múltiples instrucciones en una sola para que los programas quepan en la memoria limitada del autómata.

Gracias a los sensores electrónicos integrados, los robots pueden calcular la temperatura local con precisión de un tercio de categoría Celsius, permitiéndoles desplazarse en dirección a zonas más cálidas o reportar información crítica sobre la actividad celular.

Para transmitir estos datos, Blaauw y su equipo desarrollaron un método singular: codifican la información en los movimientos de un “bailete” que realizan los robots. Observando este bailete mediante microscopio y cámara, los científicos decodifican las mediciones, un sistema que Blaauw compara con la comunicación de las abejas.

Innovaciones integradas

Otra innovación esencia es la gran versatilidad en su programación. Los robots se controlan y se alimentan mediante pulsos de luzy cada uno posee una identidad única que permite cargar distintos programas. Esto facilita asignar tareas variadas a miles de robots que trabajan de guisa coordinada.

mista capacidad convierte a los robots en herramientas reconfigurablescapaces de integrarse en operaciones multifuncionales y de ponerse al día en dirección a versiones más complejas con nuevas habilidades.

Según los equipos de Penn Engineering y Michigan, el diseño presente constituye una plataforma versátil que puede ampliarse y diversificarse: tanto el sistema de propulsión como la electrónica pueden producirse a gran escalera y bajo costo, y su estructura modular facilita la incorporación de futuras funciones.

Esto abre posibilidades para añadir nuevos tipos de sensoresprogramas más avanzados y negociar en entornos complejos o exigentes.

Miskin sintetiza el efecto de este avance: “Este es solo el primer capítulo. Hemos demostrado que se puede integrar un cerebro, un sensor y un motor en poco casi invisible y alcanzar que funcione durante meses. Con esta almohadilla, se puede añadir toda clase de inteligencia y funcionalidades, abriendo un futuro totalmente nuevo para la robótica a microescala”.