Robots blandos controlados por campos magnéticos podrían navegar por sus órganos internos y reparar lesiones

Un equipo de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad China de Hong Kong (CUHK) ha ideado recientemente un método de fabricación novedoso para robots blandos, utilizando cinta adhesiva y micropartículas magnéticas con corte e incrustación simples.

Esta fabricación estructural, como el origami 3D, proporciona una base para desarrollar robots blandos modulares que potencialmente permiten la deformación de formas flexibles y la multifuncionalidad en tareas médicas y de detección ambiental, después de ensamblar diferentes módulos funcionales.

Los robots blandos son conocidos por su destreza para realizar cambios estructurales que les permiten agarrar objetos y realizar la administración dirigida de fármacos.

Existe una amplia gama de posibles aplicaciones futuras para ellos.

Sin embargo, crear un diseño modular programable que reúna diferentes módulos funcionales con diferentes materiales sigue siendo un desafío clave, al igual que integrarlos en un robot blando que se puede ajustar según sea necesario.

Además, para cambiar de forma bajo campos magnéticos, las micropartículas magnéticas deben organizarse en patrones complejos, lo que plantea un gran desafío incluso para un robot blando de unos pocos centímetros de largo.

El profesor Li ZHANG del Departamento de Ingeniería Mecánica y Automatización, CUHK y su equipo se inspiraron en los tatuajes temporales, calcomanías impresas en película de transferencia y transferidas a la piel aplicando presión y humedad.

El equipo tomó prestado el concepto y programó los robots blandos para la síntesis y transferencia de patrones NdFeB prescritos en cinta PEI, comúnmente utilizada para etiquetas adhesivas, para formar una plantilla estampada que se puede insertar en una cinta de doble cara más adhesiva.

Capa a capa, los patrones de NdFeB magnetizados de la plantilla se transfieren a la cinta de doble cara.

El patrón completo se corta de la cinta adhesiva de doble cara con un láser, configurando el cuerpo del robot blando magnético.

La magnetización impulsará la deformación de la geometría 2D en la cinta de doble cara a geometría 3D, como un origami 3D.

Después de la estimulación con un campo magnético externo, el robot blando puede realizar una variedad de movimientos continuos como doblar y agarrar.

La fuerte pegajosidad de la cinta de doble cara favorece la fabricación de múltiples materiales, y la compatibilidad con la magnetización programable allana el camino para aplicaciones biomédicas e industriales.

El equipo de investigación ha incorporado con éxito varios módulos funcionales sin problemas en la red del robot blando mediante adhesión sin necesidad de pasos de conexión adicionales, lo que le permite completar tareas que incluyen detección de temperatura, detección de luz ultravioleta, detección de pH, conducción eléctrica, detección de aceite, reparación de circuitos y tratamiento de úlceras en el estómago.

El profesor Zhang dijo:

“Como investigación para la aplicación biomédica in vivo del robot blando magnético modular, hemos demostrado una simulación de transferencia de parche de terapia en el tratamiento de úlceras gástricas.

El robot blando, controlado por campos magnéticos, puede moverse, estirarse contra la pared gástrica irregular y liberar el parche de terapia en la superficie de una úlcera.

En el futuro, se podrán integrar más componentes electrónicos, como LED infrarrojos de silicio, transistores y bobinas de comunicación de campo cercano, para mejorar la versatilidad y la inteligencia de los robots blandos”.

Este logro es una actualización de la integración de una variedad de componentes funcionales a bajo costo, a través de un diseño modular novedoso que aborda desafíos clave en el desarrollo de robots blandos y los transforma en una tecnología con una aplicación práctica en la vida cotidiana.

Fuente: CUHK