Los diminutos robots funcionan con los ordenadores ultraminiaturizados de la Universidad de Michigan, que funcionan con apenas 75 nanovatios de potencia
La miniaturización suele ser bastante costosa por varios motivos. El principal es que implica inversiones iniciales en I+D (investigación y desarrollo) muy altas, pero también herramientas, materiales y procesos de fabricación muy avanzados que tienden a ser caros, como resinas especiales o maquinaria tremendamente precisa. Es algo que se puede comprobar fácilmente en la industria tecnológica, por ejemplo, en el desarrollo de microprocesadores, pues los equipos de litografía ultravioleta extrema (EUV) alcanzan costes casi prohibitivos.
Y si no es especialmente costosa, tiende a ser complicada. Tenemos el caso del dron más pequeño del mundo capaz de volar. Hasta su creación, las propuestas de menos de 65 mm tenían problemas para volar, pero el youtuber Hoarder Sam, con un poco de trabajo y esfuerzo, logró inventar uno de tan solo 22 mm capaz de volar como un modelo estándar. Y es todo un hito porque en tamaños tan pequeños suelen perder eficiencia, potencia y control.
La robótica es uno de los campos donde la miniaturización suele ser tan importante como complicada, ya que hay que desarrollar motores muy pequeños, integrar electrónica densa en espacios reducidos y sistemas de navegación minúsculos. Cada componente pequeño no solo aumenta el coste, sino también el desafío y el margen de error. Por eso sorprende ver que han creado los robots programables más pequeños del planeta, capaces de pensar, nadar y detectar la temperatura mediante la luz.
Fabricar uno de estos diminutos robots apenas cuesta un centavo
La Universidad de Pensilvania (más conocida por los estadounidenses como Penn o UPenn), es un centro privado de Filadelfia que pertenece a la Ivy League y es, además, una de las instituciones más prestigiosas del mundo. Tiene un fuerte enfoque en la investigación innovadora, siendo pionera en medicina y tecnología, con potentes programas en ciencias de la computación, ingeniería y biotecnología.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Pensilvania ha presentado lo que describe como los robots autónomos totalmente programables más pequeños del mundo, con un cerebro desarrollo por la Universidad de Michigan. Estas diminutas máquinas nadadoras pueden no solo detectar el entorno en el que están, sino también tomar decisiones y funcionar de forma independiente durante meses.
Los robots son tan pequeños que a duras penas pueden verse a simple vista, ya que cada uno mide aproximadamente 0,2 x 0,3 x 0,05 milímetros. Estas dimensiones los sitúan a la misma escala que las bacterias y los organismos unicelulares. Sin embargo, su reducido tamaño no les impide moverse siguiendo patrones complejos, responder a los cambios de temperatura e incluso coordinar sus movimientos en grupo.
Lo mejor de todo es que son tremendamente baratos de fabricar: un centavo, aproximadamente. Funcionan con luz y no contienen partes móviles, una buena elección de diseño que les permite «vivir» mucho más tiempo a pesar de operar en entornos fluidos. Estas máquinas representan un gran avance muy esperado en la robótica a microescala.
El movimiento independiente a microescala ha sido particularmente desafiante, en gran medida porque el agua se comporta de manera muy diferente a escalas diminutas. Marc Miskin, profesor adjunto de ingeniería eléctrica y de sistemas en Penn, así como autor principal de la investigación, comentó: “hemos hecho robots autónomos 10 mil veces más pequeños. Esto abre una escala completamente nueva para los robots programables”.
Al parecer, operar en el agua a esta escala tan pequeña no es como nadar, sino como intentar abrirse paso a través de un jarabe espeso. Por eso, los robots, en lugar de hélices o articulaciones, utilizan una solución más elegante: mueven ellos mismos el fluido que los rodea. En lugar de empujar el agua directamente, los robots generan un campo eléctrico que empuja los iones en el líquido.
Después, esos iones empujan las moléculas de agua cercanas, creando un empuje que mueve al robot hacia adelante. Este sistema de propulsión no tiene partes móviles, lo que permite a los robots nadar durante meses y que sean trasladados fácilmente mediante una micropipeta. También pueden viajar en grupos coordinados, moviéndose juntos como bancos de peces.
Gran parte de que estos microscópicos robots sean posibles es gracias a los ordenadores ultraminiaturizados desarrollados por la Universidad de Michigan. Funcionan con tan solo 75 nanovatios de potencia, que es aproximadamente 100 mil veces menos que lo que requiere un reloj inteligente como el Apple Watch o el Samsung Galaxy Watch. David Blaauw, autor principal del estudio, asegura que “vimos que el sistema de propulsión de Penn Engineering y nuestras pequeñas computadoras estaban hechos el uno para el otro”.
Pero la combinación no fue sencilla, ya que el equipo tuvo que rediseñar completamente cómo se escriben y ejecutan los programas a microescala: “tuvimos que repensar totalmente las instrucciones del programa de ordenador, condenando lo que convencionalmente requeriría muchas instrucciones para el control de la propulsión en una única instrucción especial”, explicó Blaauw.
La mayor parte de la superficie de cada robot está cubierta por células solares, que son las encargadas de recoger la luz para generar energía. Además, funcionan como receptores ópticos. La generación actual está equipada también con sensores de temperatura que pueden detectar diferencias de un tercio de grado Celsius.
Fuente: nationalgeographic.com.es
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