Trabajan en microrobots autónomos

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La mayoría de los materiales sintéticos, incluidos los de los electrodos de batería, las membranas de polímeros y los catalizadores, se degradan con el tiempo porque no tienen mecanismos internos de reparación.

Si pudiera distribuir microrobots autónomos dentro de estos materiales, entonces podría usar los microrobots para realizar continuamente reparaciones desde el interior.

Un nuevo estudio del laboratorio de Kyle Bishop, profesor asociado de ingeniería química, propone una estrategia para robots a microescala que pueden detectar síntomas de un defecto material y navegar de forma autónoma al sitio del defecto, donde se pueden realizar acciones correctivas.

Las bacterias que nadan buscan regiones de alta concentración de nutrientes mediante la integración de sensores químicos y motores moleculares, al igual que un automóvil autónomo que utiliza información de cámaras y otros sensores para seleccionar una acción adecuada para llegar a su destino.

Los investigadores han intentado imitar estos comportamientos utilizando pequeñas partículas impulsadas por combustibles químicos u otros insumos de energía.

Si bien las variaciones espaciales en el entorno (por ejemplo, en la concentración de combustible) pueden actuar para orientar físicamente la partícula y, por lo tanto, dirigir su movimiento, este tipo de navegación tiene limitaciones.

“Las partículas autopropulsadas existentes se parecen más a un tren desbocado que se dirige mecánicamente por los rieles sinuosos que a un automóvil autónomo guiado de forma autónoma por información sensorial”, dice Bishop.

“Nos preguntamos si podríamos diseñar robots a microescala con sensores de material y actuadores que naveguen más como bacterias“.

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El equipo de Bishop está desarrollando un nuevo enfoque para codificar la navegación autónoma de microrobots que se basa en materiales que cambian de forma.

Las características locales del entorno, como la temperatura o el pH, determinan la forma tridimensional de la partícula, que a su vez influye en su movimiento autopropulsado.

Al controlar la forma de la partícula y su respuesta a los cambios ambientales, los investigadores modelan cómo se pueden diseñar microrobots para nadar hacia arriba o hacia abajo en los gradientes de estímulo, incluso aquellos demasiado débiles para ser percibidos directamente por la partícula.

“Por primera vez, mostramos cómo los materiales receptivos podrían usarse como computadoras de a bordo para robots a microescala, más pequeños que el grosor de un cabello humano, que están programados para navegar de forma autónoma”, dice Yong Dou, coautor del estudio y estudiante de doctorado en el laboratorio de Bishop.

“Tales microrobots podrían realizar tareas más complejas, como la detección distribuida de defectos materiales, la entrega autónoma de carga terapéutica y las reparaciones a pedido de materiales, células o tejidos”.

El equipo de Bishop ahora está preparando experimentos para demostrar en la práctica su estrategia de navegación teórica para microrobots, utilizando materiales que cambian de forma, como elastómeros de cristal líquido y aleaciones con memoria de forma.

Esperan mostrar que los experimentos demostrarán que las micropartículas que cambian de forma y responden a los estímulos pueden usar retroalimentación de ingeniería entre la detección y el movimiento para navegar de forma autónoma.

Fuente: Noticias de la Ciencia