Más pequeño que un grano de sal: crean el robot autónomo más pequeño del mundo

Científicos de Estados Unidos crearon el menor robot autónomo y programable del mundo. Su tamaño impidió verlo a simple vista. Funcionó con energía solar por varios meses y costó menos de $0,01 por unidad.

El avance amplió el alcance de la robótica en medicina y en procesos industriales. Investigadores de la Universidad de la Pensilvania y de la Universidad de Michigan presentaron la tecnología en Science Robotics y en PNAS.

Estos microrobots midieron entre 200 y 300 micrómetros de altura y 50 micrómetros de ancho. El equipo científico indicó que la reducción alcanzó una escala 10.000 veces menor que la habitual en robótica. El objetivo consistió en abrir un campo nuevo para máquinas programables en dimensiones microscópicas.

Los robots operaron sin cables ni controles externos. Cada unidad integró sensores y paneles solares que suministraron la energía requerida. Los dispositivos mantuvieron autonomía por meses y su costo resultó mínimo.

La miniaturización electrónica avanzó con rapidez en las últimas décadas. No ocurrió lo mismo con la robótica. El sector enfrentó un impedimento técnico que dificultó la operación autónoma bajo la escala de un milímetro. El problema persistió durante casi 40 años. La física en ese tamaño cambió por completo.

La gravedad y la inercia perdieron influencia y factores como el arrastre y la viscosidad dominaron el entorno. En esa condición, piernas o brazos articulados se volvieron frágiles e ineficientes.

Para superar el reto, los investigadores desarrollaron una forma de propulsión distinta. Cada robot generó un campo eléctrico que desplazó iones en el líquido cercano. Estos iones empujaron moléculas de agua y crearon un flujo impulsor. El movimiento imitó un tipo de nado eficaz en esa escala.

Los robots ajustaron el campo eléctrico para realizar desplazamientos complejos. También actuaron en grupos coordinados con movimientos comparables a un cardumen. La velocidad alcanzó hasta un largo corporal por segundo. La ausencia de partes móviles otorgó durabilidad y permitió manipulación repetida sin daños.

El desarrollo del sistema autónomo se complementó con el aporte del laboratorio de David Blaauw, en la Universidad de Michigan. El equipo creó algunos de los computadores más pequeños del mundo. El reto consistió en operar con tan solo 75 nanoWatts, cifra 100.000 veces menor que el consumo de un reloj inteligente.

Los circuitos se diseñaron para funcionar con voltajes muy bajos y redujeron el uso energético más de mil veces. El grupo científico reconfiguró la forma de almacenar y ejecutar instrucciones. La programación se comprimió para ajustarse a una memoria microscópica sin perder capacidad operativa.

Los microrobots incorporaron sensores capaces de medir temperatura con una precisión aproximada de 0,3 °C. Esta cualidad permitió desplazamientos hacia zonas más cálidas y tareas de monitoreo térmico.

Para comunicar los datos, el equipo creó un sistema basado en secuencias de movimiento. Cada robot codificó la información en un patrón reconocible bajo un microscopio con cámara. La técnica recordó el modo en que las abejas transmiten información por medio de desplazamientos.

Cada unidad contó además con un código único, lo que facilitó la programación individual mediante pulsos de luz. Con esto, distintos robots asumieron funciones específicas dentro de una misma misión.

Los investigadores explicaron que esta versión funciona como base para futuras mejoras. Los robots podrían ejecutar programas más complejos e integrar sensores adicionales. También podrían aumentar velocidad y operar en ambientes más exigentes.

La expectativa apunta a nuevas aplicaciones en medicina, sobre todo en el seguimiento de células individuales. El sector industrial también podría beneficiarse mediante herramientas capaces de construir o inspeccionar dispositivos en escalas microscópicas.