Cerebros electrónicos permiten que los microrobots inteligentes caminen

Un equipo de investigadores de la Universidad de Cornell ha instalado “cerebros” electrónicos en robots solares que miden solo 100 a 250 micrómetros de tamaño, lo que les permite caminar de forma autónoma sin ser controlados externamente.

El nuevo artículo de investigación titulado “Robots microscópicos con control digital a bordo” se publicó en Science Robotics.

Grupos de investigadores ya han desarrollado máquinas microscópicas que pueden arrastrarse, nadar, plegarse y más. Sin embargo, siempre se utilizaron cables para generar movimiento y proporcionar corriente eléctrica, o se enfocaron haces láser en ubicaciones específicas de los robots.

Itai Cohen es profesor de física.

“Antes, teníamos que manipular literalmente estos ‘hilos’ para obtener cualquier tipo de respuesta del robot”, dice el profesor Cohen. “Pero ahora tenemos estos cerebros a bordo, es como quitar los hilos de la marioneta. Es como cuando Pinocho gana conciencia”.

Los nuevos desarrollos podrían ayudar a iniciar una nueva generación de dispositivos microscópicos que puedan realizar tareas como rastrear bacterias, identificar químicos, combatir contaminantes y mucho más.

El equipo incluyó a investigadores de los laboratorios de Cohen, Alyosha Maoinar, profesor asociado de ingeniería eléctrica y computacional; y Paul McEuen, profesor de ciencia física. El autor principal del artículo es el investigador postdoctoral Michael Reynolds.

¿Qué es el “Cerebro” Electrónico

El “cerebro” electrónico del que habla el equipo es un circuito de reloj de semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) que consiste en mil transistores y una matriz de diodos, resistores y condensadores. Con el circuito CMOS integrado, se puede generar una señal para producir una serie de frecuencias de onda cuadrada desplazadas en fase que establecen la marcha del robot. Las patas del robot son actuadores de platino y tanto el circuito como las patas están alimentados por fotovoltaicos.

“Eventualmente, la capacidad de comunicar un comando permitirá que le demos instrucciones al robot y el cerebro interno figure cómo llevarlas a cabo”, dice Cohen. “Entonces estamos teniendo una conversación con el robot. El robot podría decirnos algo sobre su entorno y luego podríamos reaccionar diciendo: ‘OK, ve allí y trata de descubrir qué está sucediendo'”.

Los robots de tamaño macro que tienen electrónica CMOS a bordo son alrededor de 10,000 veces más grandes que este robot recién desarrollado, que también puede caminar a velocidades superiores a 10 micrómetros por segundo.

El innovador proceso de fabricación desarrollado por el equipo ha llevado a una plataforma que puede ayudar a otros investigadores a equipar a robots microscópicos con sus propias aplicaciones, que podrían incluir detectores de químicos o “ojos” fotovoltaicos que ayuden a los robots a navegar detectando cambios de luz.

“Esto te permite imaginar robots microscópicos realmente complejos y funcionales con un alto grado de programabilidad, integrados no solo con actuadores, sino también con sensores”, dice Reynolds. “Estamos emocionados con las aplicaciones en medicina, algo que podría moverse en tejido e identificar células buenas y matar células malas, y en la remediación ambiental, como si tuvieras un robot que supiera cómo descomponer contaminantes o detectar un químico peligroso y deshacerse de él”.