MICRORROBOTS PARA GRANDES PROGRESOS

Los científicos han especializado a los microrrobots en diferentes áreas.

Arturo Moncada
Todo menos politica
Foto: Especial
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Uno de los campos de investigación puntero en robótica lo constituye el de los microrrobots: dispositivos automáticos de pequeño tamaño diseñados para realizar una tarea repetitiva y que en el mismo entorno de trabajo son capaces de colaborar entre ellos para llevar a cabo una tarea global.

Actualmente la microrrobótica es un campo que recibe mucha atención, no solo de ingenieros especializados en esta área sino también de otras como la medicina, la biología, la ecología, la física, etcétera.

Estos robots, que comenzaron en tamaños milimétricos, ahora alcanzan tamaños en micro y nanoescala de medida.

Debido a su pequeña dimensión los microrrobots pueden tener una funcionalidad limitada y, por lo tanto, tienen que trabajar en grupos grandes o enjambres para detectar y afectar el medio ambiente en que se encuentran. El uso de la micro y la nanotecnología en robótica no solo reduce el tamaño de los robots sino que además disminuye los recursos necesarios y mejora el rendimiento.

Una de las propiedades más desafiante en el desarrollo de este tipo de androides es la fabricación de microactuadores (dispositivos mecánicos) y microsensores que pueden dar alta eficiencia y estabilidad.

Para superar problemas, científicos e investigadores combinan tecnologías como Sistemas Micro Electromecánicos (MEMS), Nano Electro Mecánicos (NEMS) y nanotecnología.

Aplicaciones

En la actualidad la aplicación o utilización de los microrrobots se encuentra en ambientes que son demasiado pequeños o peligrosos para algunas actividades, como son búsqueda de sobrevivientes en edificios colapsados, exploración de volcanes, exploración y recopilación de información y materiales en misiones espaciales extraterrestres, operaciones elementales en ambientes peligrosos (radiactivos, submarinos, corrosivos), etcétera.

Gracias al avance tecnológico y la minituralización de componentes, en la últimas dos décadas los científicos han especializado a los microrrobots en diferentes áreas.

Salud

Una investigación de las universidades suizas EPFL de Lausana y ETH de Zúrich trabaja en la posibilidad de que una persona pueda algún día ingerir pequeños robots que suministren medicamentos directamente al tejido enfermo. El grupo de científicos, liderado por Selman Sakar y Bradley Nelson, se inspiró en las bacterias para diseñar nuevos microrrobots inteligentes y biocompatibles que son altamente flexibles.

Por su parte, investigadores de la Universidad de Pensilvania crearon pequeños microrrobots que pueden inyectarse mediante una aguja hipodérmica en el cuerpo humano. Su fin es mapear el cerebro, monitorear signos vitales y realizar tareas como administración de medicamentos. Los investigadores pudieron desarrollar estos microrrobots con el uso de una técnica de nanofabricación, que les permitió convertir una oblea de silicio especializada de cuatro pulgadas en un millón de robots microscópicos en pocas semanas y a un bajo costo.

Los microrrobots se manejan de forma inalámbrica y pueden caminar y mantenerse en ambientes hostiles.

Funcionan con energía solar y son controlados por una luz láser que se transmite a dos o cuatro células solares de silicio que están sobre el esqueleto del robot. Al alimentar a los microrrobots de esta manera los robots solo pueden operar cerca de la superficie del cuerpo. Los investigadores quieren expandirse, por lo que buscan nuevas fuentes de energía —incluidos los campos magnéticos y la ecografía— que ayuden a los pequeños androides a viajar a otras áreas del cuerpo humano.

Campo magnético

Los campos magnéticos son una gran alternativa para manejar este tipo de microrrobots. El último desarrollo del grupo de investigadores del Centro de Investigación Phillips Innovative Technologies, en Hamburgo, creó un enjambre de robots manejados de forma magnética para luchar contra el cáncer.

Esos pequeños robots estarán colocados en una pastilla que sería inyectada en zonas cercanas al tumor y los médicos controlarían directamente a los robots usando campos magnéticos: es una solución no invasiva y que se ha demostrado que funciona perfectamente.

Un problema que se tenía con este método es que se podía controlar una gran cantidad de robots a la vez pero no darles órdenes individuales: como las piezas magnéticas de los robots son todas iguales reaccionan de la misma manera al mismo campo magnético.

Por ello los investigadores idearon un sistema por el cual pueden controlar minirrobots en el cuerpo de manera individual. Para conseguirlo crearon unos diminutos tornillos magnéticos en las articulaciones de los robots. Primero se aseguraron de que no podían moverse con un fuerte campo magnético pero dejaron pequeñas zonas en las que los tornillos podían moverse. A continuación, en puntos concretos superpusieron un campo magnético más débil, que rotaba los tornillos que habían quedado libres del campo más grande.

El efecto es muy curioso: los científicos son capaces de controlar cada articulación de un robot por separado y en distintas direcciones. Es un sistema que escala muy bien y sus creadores aseguran que podrían controlar cientos de estos robots sin problemas.

Purificación del agua

Investigadores de Cataluña, España, plantearon una posible solución para el problema de contaminación del agua que existe hoy en el planeta al diseñar unos diminutos robots que permitirían eliminar bacterias peligrosas para la salud humana, como la Escherichia coli.

Los androides pueden navegar a través del agua durante unos 15 a 20 minutos antes de quedarse sin magnesio y, en este tiempo, son capaces de atrapar más de 80% de las bacterias.

El estudio, dirigido por la investigadora Diana Vilela —integrante del grupo Smart Nano-Bio-Devices del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC)—, estableció el desarrollo de pequeños robots que pueden nadar en el agua y limpiar a su paso las bacterias causantes de enfermedades.

Defensa

El ejército estadunidense y su Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA) estudian cómo aprovechar estos autómatas.

Su pequeñez los convierte en espías mucho mejores que los drones, que deben volar a gran altura, son demasiado ruidosos y vulnerables y no pueden maniobrar en interiores.

Además su despliegue en enjambres autónomos sobre una zona permitiría recopilar información muy valiosa en pocos segundos.

Construcción e industria

Diversos investigadores desarrollan enjambres robóticos para trabajar en equipo y producir objetos grandes con mayor rapidez y eficiencia que los brazos robot que se utilizan en la actualidad en muchas plantas de producción y que solo cumplen una tarea concreta.

Los microrrobots permitirán crear objetos de gran complejidad, muy difíciles de fabricar con técnicas convencionales o incluso con impresión 3D. Un enjambre de miles de robots podría trabajar día y noche para construir o derruir un edificio en poco tiempo, y en caso de avería no sería necesario parar la producción pues solo se requeriría sustituir el dispositivo afectado.

Robótica macro y micro en medicina

Los robots para aplicaciones médicas en macro y microescala son la combinación de la tecnología de fabricación tradicional con tecnología de MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) sumada con tecnologías como nanotecnología, ingeniería biomédica y ciencia de los materiales. Los robots en la macroescala para aplicación médica son dispositivos adaptados y desarrollados para hospitales, traídos de tecnologías de aplicaciones industriales. Sin embargo, para minimizar la cirugía, el dolor y el sangrado en el paciente los microrrobots son una tecnología emergente que sería capaz de llegar con microcámaras, nanosensores y micromanipuladores a áreas del cuerpo que no requerirán de cirugía sino utilizarán orificios naturales.

Fuente: Dialnet