{"id":27522,"date":"2022-06-22T09:10:21","date_gmt":"2022-06-22T15:10:21","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=27522"},"modified":"2022-06-22T09:10:21","modified_gmt":"2022-06-22T15:10:21","slug":"estos-millirobots-impresos-en-3d-pueden-sentir-y-reaccionar-a-su-entorno","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/robt\/estos-millirobots-impresos-en-3d-pueden-sentir-y-reaccionar-a-su-entorno\/","title":{"rendered":"Estos Millirobots impresos en 3D pueden sentir y reaccionar a su entorno"},"content":{"rendered":"

El milirobot parec\u00eda un adorable veh\u00edculo de dibujos animados mientras navegaba con pericia por un complejo laberinto.\u00a0Es una criatura extra\u00f1a: el fondo se asemeja a una valla derrumbada;\u00a0la parte superior, una cesta con forma de colador.\u00a0Del tama\u00f1o de un centavo, parece fr\u00e1gil y absolutamente modesto.<\/span><\/p>\n

Pero en esencia hay un cambio de paradigma potencial para construir robots aut\u00f3nomos que puedan sentir y responder a su entorno local.\u00a0A diferencia de los robots cl\u00e1sicos, que se ensamblan con m\u00faltiples componentes, el milirobot est\u00e1\u00a0impreso en 3D<\/a>\u00a0con un metamaterial de aspecto lechoso que puede cambiar sus propiedades de manera flexible con unos pocos golpes el\u00e9ctricos.<\/span><\/p>\n

Los metamateriales suenan como algo sacado de un c\u00f3mic, pero el concepto es simple.\u00a0A diferencia de la madera, el vidrio u otros materiales est\u00e1ticos en los que confiamos f\u00e1cilmente para mantener su estructura, los metamateriales utilizados en el estudio (materiales piezoel\u00e9ctricos) cambian f\u00e1cilmente su estructura cuando se ven afectados por un campo electromagn\u00e9tico.\u00a0Esto permite que el material se tuerza, se contorsione, se encoja o se expanda.\u00a0Traza cada movimiento y es posible construir y dirigir un robot.<\/span><\/p>\n

Para construir el bot, el equipo\u00a0dise\u00f1\u00f3<\/a>\u00a0una configuraci\u00f3n de impresi\u00f3n 3D para imprimir estructuras rob\u00f3ticas utilizando materiales piezoel\u00e9ctricos.\u00a0Como complemento adicional, el equipo les dio a los bots un brillo de ultrasonido, incrustando componentes en el material, lo que ayud\u00f3 a los bots a convertir las vibraciones en electricidad para detectar su entorno.<\/span><\/p>\n

Los milibots aprendieron a caminar, saltar y escapar de obst\u00e1culos potenciales de forma aut\u00f3noma en tiempo real.\u00a0Incluso podr\u00edan hacer una mini caminata por la playa en el laboratorio, navegando f\u00e1cilmente a trav\u00e9s de un terreno arenoso y accidentado parcialmente cubierto de vegetaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Los bots, aunque a\u00fan son rudimentarios, alg\u00fan d\u00eda podr\u00edan ayudar a administrar medicamentos en espacios confinados en nuestros cuerpos si se reducen.\u00a0Tambi\u00e9n pueden actuar como exploradores baratos, peque\u00f1os pero poderosos para explorar entornos nuevos o peligrosos.<\/span><\/p>\n

Para el Dr. Ahmad Rafsanjani del Centro de Rob\u00f3tica Blanda de la Universidad del Sur de Dinamarca,\u00a0que no particip\u00f3<\/a>\u00a0en el estudio, los milibots ponen de relieve los metamateriales como una nueva forma de construir robots aut\u00f3nomos.\u00a0El estudio “destaca una visi\u00f3n m\u00e1s amplia de los ‘materiales rob\u00f3ticos’ en los que el l\u00edmite entre los materiales y las m\u00e1quinas se vuelve imperceptible”, escribi\u00f3 en un comentario relacionado.\u00a0\u201cLa fabricaci\u00f3n aditiva de metamateriales piezoel\u00e9ctricos puede conducir a la materializaci\u00f3n de robots completamente integrados que eventualmente podr\u00edan salir directamente de una impresora 3D\u201d.<\/span><\/p>\n

Meta-Qu\u00e9?<\/span><\/h3>\n

Los metamateriales son extra\u00f1os.\u00a0Pero gracias a sus propiedades ex\u00f3ticas, los cient\u00edficos han explorado f\u00e1cilmente los posibles usos de estos extra\u00f1os patos.\u00a0Un cl\u00e1sico es la \u00f3ptica.\u00a0Los metamateriales a menudo est\u00e1n hechos de componentes que interact\u00faan de manera flexible con las ondas electromagn\u00e9ticas, incluida la luz.\u00a0En cierto modo, son similares a los lentes de las c\u00e1maras o los espejos, pero con el superpoder de cambiar r\u00e1pidamente la forma en que dirigen cada onda de luz.\u00a0En teor\u00eda, una estructura cuidadosamente creada a partir de metamateriales podr\u00eda revisar todo tipo de anteojos, desde lentes de microscopio hasta los que usamos en la cara.<\/span><\/p>\n

M\u00e1s recientemente, los cient\u00edficos comenzaron a explorar otros usos.\u00a0Un gran esfuerzo es incorporar materiales piezoel\u00e9ctricos en chips neurom\u00f3rficos, que simulan aproximadamente c\u00f3mo el cerebro calcula y almacena informaci\u00f3n.\u00a0Al cambiar las propiedades de estos materiales con campos el\u00e9ctricos, los cient\u00edficos pueden aproximarse a c\u00f3mo funcionan las sinapsis con energ\u00eda ultrabaja.\u00a0Otros estudios<\/a>\u00a0aprovecharon la capacidad acrob\u00e1tica de los metamateriales para transformar su forma, creando estructuras que convierten el movimiento lineal, por ejemplo, un paseo de cangrejo, en rotaciones y engranajes mec\u00e1nicos.\u00a0Es como si tus piernas de repente se convirtieran en ruedas giratorias.<\/span><\/p>\n

S\u00ed, los metamateriales son raros.\u00a0\u00bfC\u00f3mo trabajan?<\/span><\/p>\n

Ayuda imaginarlos como\u00a0televisores en caja de la vieja escuela con antenas<\/a>\u00a0.\u00a0Para ajustar el canal, es decir, el comportamiento del material, mueva las antenas hasta que su estructura interact\u00fae fuertemente con las ondas de radio, y voil\u00a0\u00e1\u00a0, ha clavado el estado del material.\u00a0Luego se puede mezclar con materiales convencionales para construir estructuras intrincadas similares a celos\u00edas mientras se conservan sus propiedades de metamorfosis.\u00a0Esta flexibilidad los convierte en un lienzo especialmente intrigante para dise\u00f1ar robots.\u00a0Debido a que son una estructura casi \u00fanica, a la larga, podr\u00edan ayudar a construir\u00a0pr\u00f3tesis<\/a>\u00a0inteligentes menos propensas a fallar, ya que no tienen partes mec\u00e1nicas m\u00f3viles.\u00a0En lugar de soldar, ahora se pueden imprimir en 3D.\u00a0(Esto me da todo el\u00a0Westworld<\/i>vibraciones: Dolores mec\u00e1nicos versus versi\u00f3n impresa de l\u00edquido lechoso, \u00bfalguien?).<\/span><\/p>\n

Cosas extra\u00f1as<\/span><\/h3>\n

Los nuevos milibots parecen un h\u00edbrido entre Wall-E y TARS, un robot con forma de palillos plegables y estriados en\u00a0Interstellar<\/i>\u00a0.\u00a0Totalmente impresos en 3D, rompieron el dogma convencional para construir robots.\u00a0Normalmente, un robot necesita varios componentes independientes: sensores para navegar por el entorno, microprocesadores para el “cerebro”, actuadores para el movimiento y una fuente de alimentaci\u00f3n para controlar todo el sistema.\u00a0Cada enlace es propenso a fallar.<\/span><\/p>\n

Aqu\u00ed, el equipo integr\u00f3 cada componente en un dise\u00f1o.\u00a0El primer ingrediente clave son los materiales piezoel\u00e9ctricos, que convierten los campos el\u00e9ctricos en tensi\u00f3n mec\u00e1nica y viceversa.\u00a0Son los \u201cm\u00fasculos\u201d que gu\u00edan el movimiento del robot.\u00a0Pero cumplen una funci\u00f3n triple.\u00a0Dependiendo del estado del metamaterial, puede formar una columna vertebral similar a la cer\u00e1mica para ayudar al milibot a mantener su forma.\u00a0En su fase conductora, act\u00faa como c\u00e9lulas nerviosas, captando se\u00f1ales electromagn\u00e9ticas para controlar los \u201cm\u00fasculos\u201d.\u00a0Para aumentar a\u00fan m\u00e1s la destreza del bot, hay un elemento ultras\u00f3nico, fusionado con el bot, que lo ayuda a sentir su entorno.<\/span><\/p>\n

En total, el milibot simple esencialmente tiene m\u00faltiples sistemas mezclados en una sustancia pegajosa blanca deslumbrante: un sistema nervioso capaz de detectar y actuar, un componente “muscular” y una estructura esquel\u00e9tica.\u00a0Al colocar la sustancia pegajosa en una impresora 3D, el equipo construy\u00f3 entramados sofisticados como la columna vertebral del robot, cada uno cuidadosamente decorado con metales conductores y propiedades piezoel\u00e9ctricas en regiones espec\u00edficas.<\/span><\/p>\n

\u00bfEl resultado?\u00a0Un peque\u00f1o robot que aprovecha los campos el\u00e9ctricos para sentir y navegar en su entorno.\u00a0A\u00fan m\u00e1s impresionante es su capacidad para “comprender” sus propios movimientos corporales y su ubicaci\u00f3n en el espacio, un truco llamado propiocepci\u00f3n\u00a0que se ha denominado<\/a>\u00a0el “sexto sentido” de la percepci\u00f3n humana y rara vez se implementa en robots.<\/span><\/p>\n

Luego de algunos desaf\u00edos, los autores mostraron la destreza de los bots.\u00a0Un robot naveg\u00f3 de manera experta alrededor de los obst\u00e1culos en tiempo real mientras un humano derribaba barreras secuencialmente en funci\u00f3n de la retroalimentaci\u00f3n de ultrasonido.\u00a0En otra prueba, el robot salt\u00f3 largas distancias y realiz\u00f3 giros cerrados de manera experta.\u00a0Con solo milisegundos de retraso, la rana robot salt\u00f3 varias superficies \u00e1speras sin sudar, una tarea motora que previamente desconcert\u00f3 a otros bots.<\/span><\/p>\n

Los milibots tambi\u00e9n fueron excelentes mulas de carga.\u00a0Incluso con un peso del 500 por ciento en la carga \u00fatil, como una fuente de alimentaci\u00f3n a bordo, un controlador y un microcontrolador, pudieron moverse f\u00e1cilmente con solo una disminuci\u00f3n del 20 por ciento en la velocidad.\u00a0En la pr\u00e1ctica, la superpotencia convierte a estos bots en grandes andamios como m\u00e1quinas de administraci\u00f3n de medicamentos que alg\u00fan d\u00eda podr\u00edan recorrer nuestro torrente sangu\u00edneo.<\/span><\/p>\n

Un camino por recorrer<\/span><\/h3>\n

Una sola pieza de material piezoel\u00e9ctrico puede ser extremadamente flexible, con seis grados de libertad: la capacidad de extenderse linealmente en tres ejes (como doblar el brazo hacia adelante, hacia los lados y hacia atr\u00e1s) y girar en rotaci\u00f3n.\u00a0Gracias a la fabricaci\u00f3n aditiva del estudio, es f\u00e1cil dise\u00f1ar diferentes arquitecturas rob\u00f3ticas guiadas por algoritmos creativos.<\/span><\/p>\n

El equipo “entreteji\u00f3 ingeniosamente la actuaci\u00f3n y la percepci\u00f3n en una miniatura liviana<\/span><\/p>\n

celos\u00eda 3D compuesta que se mueve y detecta su entorno\u201d, dijo Rafsanjani.<\/span><\/p>\n

Los robots pueden parecer un enigma incongruente: una criatura flexible que est\u00e1 hecha de una columna vertebral similar a la cer\u00e1mica dura con un metamaterial.\u00a0Pero tambi\u00e9n lo somos los humanos: estamos hechos de c\u00e9lulas con formas, tama\u00f1os y capacidades muy diferentes.\u00a0La adaptaci\u00f3n de las ideas utilizadas para dise\u00f1ar robots piezoel\u00e9ctricos le da a la rob\u00f3tica blanda una nueva perspectiva, lo que podr\u00eda conducir a materiales completamente artificiales que interact\u00faan con nuestros cuerpos.<\/span><\/p>\n

El estudio \u201cacerca los metamateriales rob\u00f3ticos a los sistemas biol\u00f3gicos, una funci\u00f3n a la vez\u201d, dijo Rafsanjani.<\/span><\/p>\n

Cr\u00e9dito de la imagen: Grupo de investigaci\u00f3n Rayne<\/em><\/span><\/p>\n

Fan, S. (2022g, junio 21). These 3D Printed Millirobots Can Sense and React to Their Surroundings<\/i>. Singularity Hub. Recuperado 22 de junio de 2022, de https:\/\/singularityhub.com\/2022\/06\/21\/these-3d-printed-millirobots-can-sense-and-react-to-their-surroundings\/?utm_campaign=SU%20Hub%20Daily%20Newsletter&utm_medium=email&_hsmi=217214126&_hsenc=p2ANqtz–eKDvENsBdhBaQjz64HkD9Elz0DyeeKxwyHItPKiDQA6PrZQGyzH9KEfo_CtlbfWLFwD350x05fVKq8ECvuEqXqUURbRd2p95ZMb8-MbXLIry79SQ&utm_content=217214126&utm_source=hs_email<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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