En Resumen
- Investigadores de Penn y Michigan desarrollaron robots microscópicos de 200x300x50 micrómetros que nadan en líquidos, detectan temperatura y operan autónomamente durante meses.
- Marc Miskin señaló que estos robots autónomos son 10.000 veces más pequeños que versiones anteriores, abriendo una escala completamente nueva para máquinas programables.
- Los microrobots cuestan un centavo producir, funcionan con 75 nanovatios de energía solar y pueden monitorear células individuales con precisión de temperatura de 0,3°C.
Un grupo de científicos acaban de reducir robots autónomos al tamaño de una mota de polvo. Y los robots pueden pensar, más o menos.
Un equipo de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Michigan construyeron máquinas microscópicas, de 200 por 300 por 50 micrómetros, del tamaño de un grano de sal, que nadan a través de líquidos, perciben cambios de temperatura, toman decisiones por sí mismas y operan durante meses. Cada una cuesta alrededor de un centavo producir.
Estos pequeños robots son completamente autónomos. Sin cables, sin campos magnéticos, sin joystick desde el exterior. Solo una pequeña computadora, sensores y un sistema de propulsión comprimidos en algo casi demasiado pequeño para ver a simple vista.
"Hemos creado robots autónomos 10.000 veces más pequeños", dijo Marc Miskin, profesor asistente en Penn Engineering, a Science Daily. "Eso abre una escala completamente nueva para los robots programables".
El avance aborda un problema que ha desconcertado a la robótica durante 40 años: cómo construir máquinas que operen de forma independiente por debajo de un milímetro. La electrónica seguía encogiéndose, pero los robots no lo hacían. La física a esa escala es brutal: Miskin explicó que empujar a través del agua se siente como empujar a través de alquitrán, y los brazos o piernas pequeños simplemente se rompen.
Así que el equipo descartó por completo los diseños convencionales. En lugar de doblar o flexionar extremidades, estos robots generan un campo eléctrico que empuja partículas cargadas en el líquido circundante. Esas iones arrastran consigo moléculas de agua, creando movimiento.
Este enfoque funciona porque no tiene piezas móviles. Los electrodos son lo suficientemente duraderos como para ser transferidos repetidamente entre muestras con una micropipeta sin daños. Alimentados por luz LED, siguen nadando durante meses.
Los pequeños paneles solares que alimentan estos robots producen solo 75 nanovatios. Para hacerlo funcionar, Michigan diseñó circuitos que operan a voltajes extremadamente bajos, reduciendo el consumo en más de 1.000 veces. También tuvieron que repensar por completo cómo funciona el software, condensando lo que normalmente requeriría muchas instrucciones en comandos únicos y especializados que caben en una memoria microscópica.
El resultado: el primer robot submilimétrico con una computadora completa. Procesador, memoria, sensores: el paquete completo. Nadie ha hecho eso antes a esta escala.
Estos robots pueden detectar la temperatura con una precisión de un tercio de grado Celsius, seis décimas de grado Fahrenheit para aquellos amantes del sistema imperial. Pueden moverse hacia regiones más cálidas o informar valores de temperatura que sirven como indicadores de la actividad celular, potencialmente monitoreando células individuales.
Para comunicar sus mediciones, los investigadores diseñaron una instrucción especial que codifica datos en los "movimientos" de un pequeño baile que realiza el robot. Los científicos observan a través de un microscopio y decodifican el mensaje. Es como se comunican las abejas, señaló el Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Michigan, David Blaauw.
Los robots están programados a través de pulsos de luz que también los alimentan. Cada uno tiene una dirección única, lo que permite a los investigadores cargar diferentes programas en diferentes unidades. Pueden trabajar de forma independiente o coordinarse en grupos, moviéndose en patrones como cardúmenes de peces a velocidades de hasta una longitud de cuerpo por segundo.
Las futuras versiones podrían almacenar programas más complejos, integrar nuevos sensores o funcionar en entornos más hostiles. El diseño actual es una plataforma: su sistema de propulsión funciona con electrónica que se puede fabricar de manera económica a gran escala.
"Esto es realmente solo el primer capítulo", afirmó Miskin. "Hemos demostrado que se puede colocar un cerebro, un sensor y un motor en algo casi demasiado pequeño para ver, y hacer que sobreviva y funcione durante meses".
"Una vez que tengas esa base", agregó, "puedes agregar todo tipo de inteligencia y funcionalidad".