Este artículo fue publicado originalmente en El Día.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania y de la Universidad de Michigan desarrollaron robots autónomos y programables que se encuentran entre los más diminutos del mundo.
Según los estudios publicados en Science Robotics y Proceedings of the National Academy of Sciences, estas máquinas microscópicas, casi imperceptibles a simple vista, pueden realizar tareas de forma completamente autónoma durante varios meses.
Con un tamaño aproximado de 200 por 300 por 50 micrómetros, estos robots son más pequeños que un grano de sal y operan a la misma escala que diversos microorganismos biológicos, lo que abre nuevas posibilidades en áreas como la medicina, la biotecnología y la investigación científica.
Estos diminutos robots se destacan por sus avanzadas características técnicas: cuentan con sensores electrónicos y una computadora integrada que les permite detectar la temperatura, ajustar su trayectoria y tomar decisiones de manera independiente.
Esta autonomía, que hasta ahora se limitaba a robots de mayor tamaño, se logra sin necesidad de cables, campos magnéticos ni control externo mediante dispositivos tipo joystick.
El potencial de estas máquinas es especialmente relevante en medicina, ya que podrían monitorear la salud de células individuales. Además, ofrecen posibilidades en la industria, al colaborar en la construcción de dispositivos a microescala dentro de distintos procesos productivos.
Las claves de la investigación
Investigadores liderados por Marc Miskin, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas en Penn Engineering, lograron un avance histórico en robótica: desarrollar robots autónomos diez mil veces más pequeños que los existentes.
El principal desafío fue lograr locomoción y autonomía a escalas inferiores a un milímetro, un problema que había mantenido estancado el desarrollo de robots independientes durante más de cuatro décadas. Según Miskin, este logro abre la puerta a nuevas posibilidades en la microescala.
A estas diminutas dimensiones, las técnicas tradicionales de locomoción mecánica no funcionan. Miskin compara empujar agua en microescala con “empujar a través del alquitrán”, lo que llevó al equipo a crear un sistema de propulsión completamente nuevo que aprovecha las propiedades físicas del entorno en lugar de enfrentarlas.
Diseño y movilidad
El diseño de estos robots, sin partes móviles, les otorga una durabilidad excepcional. “Se pueden mover repetidamente de una muestra a otra con una micropipeta sin que sufran daños”, señala Miskin. Además, su fuente de energía, suministrada mediante luces LED, les permite operar y mantenerse flotando de manera activa durante meses, lo que representa una ventaja significativa frente a versiones anteriores.
El laboratorio de David Blaauw, de la Universidad de Michigan, fue clave en la integración de capacidades computacionales y sensoriales en estos robots microscópicos. Blaauw, reconocido por su trabajo en microcomputadoras de tamaño ultra reducido, identificó junto a Miskin la sinergia entre el sistema de propulsión desarrollado en Pensilvania y las microcomputadoras de Michigan.
A pesar de la compatibilidad tecnológica, crear un robot funcional requirió cinco años de trabajo conjunto. Cada robot incorpora una computadora completa con procesador y memoria en un espacio mínimo, otorgándole verdadera autonomía.
Sus paneles solares miniaturizados generan apenas 75 nanovatios, más de cien mil veces menos que un reloj inteligente, por lo que el equipo diseñó circuitos extremadamente eficientes y redujo el consumo de los microprocesadores más de mil veces respecto a soluciones convencionales.
El limitado espacio de almacenamiento, principalmente ocupado por los paneles solares, obligó a compactar y optimizar el software de control, condensando múltiples instrucciones en una sola para que los programas quepan en la memoria reducida del robot.
Gracias a los sensores electrónicos integrados, los robots pueden medir la temperatura local con precisión de un tercio de grado Celsius, permitiéndoles desplazarse hacia zonas más cálidas o reportar información crítica sobre la actividad celular.
Para transmitir estos datos, Blaauw y su equipo desarrollaron un método singular: codifican la información en los movimientos de un “baile” que realizan los robots. Observando este baile mediante microscopio y cámara, los científicos decodifican las mediciones, un sistema que Blaauw compara con la comunicación de las abejas.
Innovaciones integradas
Otra innovación clave es la gran versatilidad en su programación. Los robots se controlan y se alimentan mediante pulsos de luz, y cada uno posee una identidad única que permite cargar distintos programas. Esto facilita asignar tareas variadas a miles de robots que trabajan de manera coordinada.
Esta capacidad convierte a los robots en herramientas reconfigurables, capaces de integrarse en operaciones multifuncionales y de evolucionar hacia versiones más complejas con nuevas habilidades.
Según los equipos de Penn Engineering y Michigan, el diseño actual constituye una plataforma versátil que puede ampliarse y diversificarse: tanto el sistema de propulsión como la electrónica pueden producirse a gran escala y bajo costo, y su estructura modular facilita la incorporación de futuras funciones.
Esto abre posibilidades para añadir nuevos tipos de sensores, programas más avanzados y operar en entornos complejos o exigentes.
Miskin sintetiza el alcance de este avance: “Este es solo el primer capítulo. Hemos demostrado que se puede integrar un cerebro, un sensor y un motor en algo casi invisible y lograr que funcione durante meses. Con esta base, se puede añadir toda clase de inteligencia y funcionalidades, abriendo un futuro totalmente nuevo para la robótica a microescala”.
La publicación Mini robots más pequeños que un grano de sal prometen revolucionar la ciencia apareció primero en El Día.