Con solo medio milímetro de ancho, un robot cangrejo puede doblarse, retorcerse, arrastrarse, caminar, girar e incluso saltar. Ha sido diseñado por los Ingenieros de la Universidad de Northwestern y se considera el robot andante a control remoto más pequeño jamás visto. Los investigadores también desarrollaron robots de tamaño milimétrico que se asemejan a orugas, grillos y escarabajos. Aunque la investigación es exploratoria en este punto, los investigadores creen que su tecnología podría acercar el campo a la realización de robots de tamaño micro que puedan realizar tareas prácticas dentro de espacios reducidos.
Microrobots a nanoescala
John A. Rogers , quien dirigió el trabajo experimental, dice que “la robótica es un campo de investigación emocionante, y el desarrollo de robots a microescala es un tema divertido para la exploración académica”, y añade que “puede imaginarse a los nanorobots como agentes para reparar o ensamblar pequeñas estructuras o máquinas en la industria o como asistentes quirúrgicos para limpiar arterias obstruidas, detener hemorragias internas o eliminar tumores cancerosos, todo en procedimientos mínimamente invasivos”.
“Nuestra tecnología permite una variedad de modalidades de movimiento controlado y puede caminar con una velocidad promedio de la mitad de la longitud de su cuerpo por segundo”, agregó Yonggang Huang , quien dirigió el trabajo teórico. «Esto es muy difícil de lograr a escalas tan pequeñas para los robots terrestres».
Pionero en bioelectrónica, Rogers es profesor Louis Simpson y Kimberly Querrey de ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería biomédica y cirugía neurológica en la Escuela de Ingeniería McCormick y la Escuela de Medicina Feinberg de Northwestern y director del Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica (QSIB). Huang es el profesor Jan y Marcia Achenbach de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Civil y Ambiental en McCormick y miembro clave de QSIB.
Un robot más pequeño que una pulga con forma de cangrejo
Más pequeño que una pulga, aseguran los investigadores, el cangrejo no funciona con hardware complejo, hidráulico o eléctrico. En cambio, su poder reside en la resiliencia elástica de su cuerpo. Para construir el robot, los investigadores utilizaron un material de aleación con memoria de forma que se transforma a su forma «recordada» cuando se calienta. En este caso, los investigadores utilizaron un rayo láser escaneado para calentar rápidamente el robot en diferentes lugares específicos de su cuerpo. Una fina capa de vidrio devuelve elásticamente la parte correspondiente de la estructura a su forma deformada al enfriarse.
A medida que el robot cambia de una fase a otra, se deforma a la forma recordada y viceversa, crea locomoción.
El láser no solo controla de forma remota el robot para activarlo, sino que la dirección de exploración del láser también determina la dirección de marcha del robot. La exploración de izquierda a derecha, por ejemplo, hace que el robot se mueva de derecha a izquierda.
“Debido a que estas estructuras son tan pequeñas, la tasa de enfriamiento es muy rápida”, explicó Rogers. “De hecho, reducir el tamaño de estos robots les permite funcionar más rápido”.
Para fabricar una criatura tan diminuta, Rogers y Huang recurrieron a una técnica que introdujeron hace ocho años : un método de ensamblaje emergente inspirado en un libro emergente para niños.
Primero, el equipo fabricó precursores de las estructuras de cangrejo andante en geometrías planas planas. Luego, unieron estos precursores sobre un sustrato de caucho ligeramente estirado.
Cuando el sustrato estirado se relaja, se produce un proceso de pandeo controlado que hace que el cangrejo «salte» en formas tridimensionales definidas con precisión.
Con este método de fabricación, el equipo de Northwestern pudo desarrollar robots de varias formas y tamaños. Entonces, ¿por qué un cangrejo peekytoe? Podemos agradecer a los estudiantes de Rogers y Huang por eso: “Con estas técnicas de ensamblaje y conceptos de materiales, podemos construir robots andantes con casi cualquier tamaño o forma 3D”, dijo Rogers. “Pero los estudiantes se sintieron inspirados y divertidos por los movimientos laterales de rastreo de los pequeños cangrejos. Fue un capricho creativo”.
La investigación fue publicada el 25 de mayo en la revista Science Robotics. En septiembre pasado, el mismo equipo introdujo un microchip alado que era la estructura voladora más pequeña jamás hecha por humanos (publicada en la portada de Nature).
Puedes ver el comunicado de prensa de Northwestern University
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