Los científicos surcoreanos han creado un enjambre de pequeños robots magnéticos que trabajan juntos como hormigas para realizar hazañas hercúleas, incluido atravesar y levantar objetos muchas veces su tamaño.
Los hallazgos fueron publicados el miércoles 18 de diciembre en la revista Cell Press. dispositivosugiere que estos enjambres de microrobots, que operan bajo un campo magnético giratorio, podrían usarse para asumir tareas difíciles en entornos desafiantes que los robots individuales tendrían dificultades para manejar, como un tratamiento mínimamente invasivo para arterias obstruidas y organismos que guían con precisión.
“La alta adaptabilidad de los enjambres de microrobots a su entorno y el alto nivel de autonomía en el control de enjambres fueron sorprendentes”, dijo el autor principal Jeong Jae Wee, del Departamento de Bio y Nanoingeniería de la Universidad de Hanyang en Seúl, Corea del Sur.
Wie y sus colegas probaron qué tan bien se desempeñaban los microrobots en diferentes tareas con diferentes configuraciones de ensamblaje. Descubrieron que los enjambres con ensamblajes de alta relación de aspecto podían escalar obstáculos cinco veces la longitud del cuerpo de un solo microrobot y superar los obstáculos uno a la vez.
Un gran enjambre de 1.000 microrobots con alta densidad de empaquetamiento formó una balsa que flotaba en el agua y se envolvía alrededor de una pastilla que pesaba 2.000 veces más que cada robot, lo que permitía al enjambre transportar la droga a través del líquido.
En tierra firme, un enjambre de robots pudo transportar 350 veces más carga que un individuo, mientras que otro enjambre de microrobots pudo abrir tubos similares a vasos sanguíneos bloqueados. Finalmente, mediante movimientos giratorios y de arrastre orbital, el equipo de Wei desarrolló un sistema mediante el cual un enjambre de robots podía dirigir el movimiento de pequeños organismos.
Los científicos se han interesado cada vez más en estudiar cómo enjambres de robots pueden alcanzar objetivos colectivamente, inspirados en la forma en que las hormigas se reúnen en balsas para salvar huecos o se quedan atrapadas en balsas para escapar de las inundaciones. De manera similar, trabajar juntos hace que los robots sean más resistentes al fracaso: incluso si algunos miembros del grupo no pueden alcanzar el objetivo, el resto continúa realizando sus movimientos programados hasta que tienen suficiente éxito.
“Las investigaciones anteriores sobre robótica de enjambre se han centrado en robots esféricos, que se ensamblan mediante comunicación punto a punto”, dijo Wei. En este estudio, los investigadores diseñaron un enjambre formado por microrobots con forma de cubo, que tienen potentes partes magnéticas.
Las atracciones de una superficie más grande (toda la cara de cada cubo) pueden entrar en contacto.
Cada microrobot tiene 600 micrómetros de largo y un cuerpo de epoxi incrustado con partículas ferromagnéticas de neodimio-hierro-boro (NdFeB), lo que le permite responder a campos magnéticos y comunicarse con otros microrobots. Al alimentar a los robots con un campo magnético generado al girar dos imanes conectados, el enjambre puede autoensamblarse. Los investigadores programaron los robots para que se ensamblaran en diferentes configuraciones dependiendo del ángulo en el que estaban magnetizados.
“Desarrollamos un método de producción en masa rentable utilizando réplicas de moldeo y magnetización in situ, garantizando una geometría uniforme y perfiles de magnetización para un rendimiento constante”, dijo Wee.
“Si bien los resultados del estudio son prometedores, los enjambres necesitarán un mayor nivel de autonomía antes de estar listos para aplicaciones en el mundo real”, dijo Wei.
“Los enjambres de microrobots magnéticos requieren control magnético externo y no tienen la capacidad de navegar de forma autónoma en espacios complejos o confinados como arterias reales”, dice. “Las investigaciones futuras se centrarán en aumentar el nivel de autonomía de los enjambres de microrobots, como el control de retroalimentación en tiempo real de su velocidad y trayectoria”.