Científicos en Corea del Sur han desarrollado enjambres de pequeños robots magnéticos que trabajan juntos como hormigas para lograr hazañas hercúleas, incluido cruzar y levantar objetos muchas veces su tamaño.
Los resultados se publicaron el miércoles 18 de diciembre en la revista Cell Press. Dispositivosugieren que estos enjambres de microrobots, que operan bajo un campo magnético giratorio, podrían usarse para realizar tareas difíciles en entornos desafiantes que los robots individuales tendrían dificultades para manejar, por ejemplo, para ofrecer tratamientos mínimamente invasivos para arterias bloqueadas y guiar la biología con precisión.
“La alta adaptabilidad de las ovejas micro-robot a su entorno y el alto nivel de autonomía en el control de las ovejas fueron sorprendentes”, dice el autor Jeong JY del Departamento de Ingeniería Orgánica y Nanoingeniería de la Universidad de Hanyang en Seúl, Corea del Sur.
Wie y sus colegas probaron qué tan bien se desempeñaba el microrobot en diversas tareas con diferentes configuraciones de ensamblaje. Descubrieron que enjambres con altas proporciones podían escalar un obstáculo cinco veces más largo que el cuerpo de un solo microrobot y lanzarse sobre un obstáculo uno por uno.
Un gran enjambre de 1.000 microrobots con una alta densidad de empaquetamiento formó una balsa que flotaba en el agua y se enrollaba alrededor de una bala que pesaba 2.000 veces más que cada robot, empujando al enjambre a través del líquido.
En tierra firme, un enjambre de robots pudo transportar una carga 350 veces más pesada que un individuo, mientras que otro enjambre de microrobots pudo abrir tubos que parecían vasos sanguíneos. Finalmente, mediante movimientos de arrastre rotacionales y orbitales, el equipo de Wie desarrolló un sistema mediante el cual enjambres de robots podían guiar los movimientos de pequeños organismos.
Los científicos están cada vez más interesados en estudiar cómo enjambres de robots pueden lograr objetivos colectivamente, como las hormigas que se unen para cerrar una brecha o inundar un camino, afectadas por la forma en que se amontonan en una balsa para escapar. De manera similar, trabajar juntos hace que los robots sean más resistentes al fracaso: incluso si algunos miembros del grupo no alcanzan el objetivo, los demás continúan realizando sus movimientos programados mientras un número suficiente de ellos no lo consiga.
“Las investigaciones anteriores sobre robótica de enjambre se han centrado en robots esféricos, que se unen mediante comunicación punto a punto”, dice Wai. En este estudio, los investigadores diseñaron un enjambre formado por microrobots con forma de cubo, que comparten un fuerte magnetismo.
Atracciones porque grandes superficies (las caras enteras de cada cubo) pueden entrar en contacto.
Cada microrobot tiene 600 micrómetros de largo y consta de un cuerpo de epoxi lleno de partículas ferromagnéticas de neodimio-hierro-boro (NdFeB), que le permiten responder a campos magnéticos e interactuar con otros microrobots. Al alimentar al robot con un campo magnético creado al girar dos imanes conectados, el enjambre puede ensamblarse por sí solo. Los investigadores programaron los robots para que se unieran en diferentes configuraciones dependiendo del ángulo en el que estaba magnetizado el robot.
“Desarrollamos un método de producción en masa rentable utilizando réplicas de moldeo y magnetización in situ, garantizando una geometría y perfiles de magnetización consistentes para un rendimiento constante”, dice Wie.
“Si bien los resultados del estudio son prometedores, la multitud necesitará un mayor nivel de autonomía antes de estar lista para aplicaciones del mundo real”, dice Wai.
“Los colgajos de microrobots magnéticos requieren control magnético externo y no tienen la capacidad de navegar de forma autónoma en espacios complejos o confinados como las arterias reales”, dice. “Las investigaciones futuras se centrarán en aumentar el nivel de autonomía de los usuarios de microrobots, como el control de retroalimentación en tiempo real de sus movimientos y velocidad”.
