Enjambres de robots “similares a hormigas” superan obstáculos y transportan cargas pesadas

Científicos de Corea del Sur han desarrollado enjambres de pequeños robots magnéticos que trabajan juntos como hormigas para lograr hazañas hercúleas, como atravesar y recoger objetos muchas veces más grandes que ellos.

Los hallazgos sugieren que estos enjambres de microrrobots, que operan bajo un campo magnético giratorio, podrían usarse para realizar tareas difíciles en entornos desafiantes que los robots individuales tendrían dificultades para manejar, como ofrecer un tratamiento mínimamente invasivo para arterias obstruidas y guiar organismos con precisión.

“La alta adaptabilidad de los enjambres de microrrobots a su entorno y el alto nivel de autonomía en el control del enjambre fueron sorprendentes”, dice el autor Jeong Jae Wie del Departamento de Ingeniería Orgánica y Nano de la Universidad Hanyang en Seúl, Corea del Sur.

Wie y sus colegas probaron qué tan bien se desempeñaban enjambres de microrrobots con diferentes configuraciones de ensamblaje en una variedad de tareas.

Descubrieron que enjambres con una gran relación de aspecto podían escalar un obstáculo cinco veces más alto que la longitud del cuerpo de un solo microrrobot y lanzarse, uno por uno, sobre el obstáculo.

Un gran enjambre de 1.000 microrobots con una alta densidad de empaquetamiento formó una balsa que flotó en el agua y se envolvió alrededor de una píldora que pesaba 2.000 veces más que cada robot individual, lo que permitió al enjambre transportar el fármaco a través del líquido.

En tierra firme, un enjambre de robots logró transportar una carga 350 veces más pesada que cada individuo, mientras que otro enjambre de microrobots pudo destapar tubos que se parecían a vasos sanguíneos bloqueados.

Finalmente, a través de movimientos giratorios y de arrastre orbital, el equipo de Wie desarrolló un sistema a través del cual los enjambres de robots podían guiar los movimientos de pequeños organismos.

Los científicos se han interesado cada vez más en estudiar cómo los enjambres de robots pueden lograr objetivos de manera colectiva, inspirados por la forma en que las hormigas se agrupan para salvar un hueco en un camino o se apiñan en forma de balsa para sobrevivir a las inundaciones.

De manera similar, trabajar juntos hace que los robots sean más resistentes al fracaso: incluso si algunos miembros del grupo no logran el objetivo, el resto sigue realizando sus movimientos programados hasta que un número suficiente de ellos finalmente lo logra.

“Las investigaciones anteriores sobre robótica de enjambre se han centrado en robots esféricos, que se unen mediante un contacto punto a punto“, dice Wie.

En este estudio, los investigadores diseñaron un enjambre formado por microrobots con forma de cubo, que comparten atracciones magnéticas más fuertes ya que pueden entrar en contacto áreas de superficie más grandes (caras enteras de cada cubo).

Cada microrobot mide 600 micrómetros de alto y consta de un cuerpo de epoxi con partículas ferromagnéticas de neodimio-hierro-boro (NdFeB), que le permiten responder a los campos magnéticos e interactuar con otros microrobots.

Al alimentar a los robots con un campo magnético generado por la rotación de dos imanes conectados, el enjambre puede autoensamblarse.

Los investigadores programaron los robots para que se reunieran en diferentes configuraciones variando el ángulo en el que se magnetizaban.

“Desarrollamos un método de producción en masa rentable utilizando el moldeado y la magnetización de réplicas in situ, lo que garantiza una geometría uniforme y perfiles de magnetización para un rendimiento constante“, dice Wie.

“Si bien los resultados del estudio son prometedores, los enjambres necesitarán mayores niveles de autonomía antes de estar listos para aplicaciones del mundo real“, dice Wie.

“Los enjambres de microrrobots magnéticos requieren un control magnético externo y carecen de la capacidad de navegar de forma autónoma en espacios complejos o confinados como las arterias reales“, dice.

“Las investigaciones futuras se centrarán en mejorar el nivel de autonomía de los enjambres de microrrobots, como el control de retroalimentación en tiempo real de sus movimientos y trayectorias”.

Fuente: Cell