Enjambres de microrrobots mueven grandes objetos con remolinos de líquido

Ayer 15:20

Equipos de microrrobots magnéticos han demostrado que pueden girar y desplazar objetos enormemente más pesados que cada robot individual utilizando torques generados en el líquido que los rodea, sin necesidad de contacto físico directo. Cada microrrobot es un diminuto disco de unas pocas centésimas de milímetro que rota bajo un campo magnético externo y genera flujos circulares capaces de transmitir fuerza a estructuras cercanas. Al ajustar la velocidad de giro, el tamaño del enjambre y la forma en que los robots se distribuyen en la superficie, el equipo consigue modular con precisión la intensidad y el sentido del torque fluido que actúa sobre los objetos. En las mediciones realizadas, estos enjambres alcanzaron valores de torque del orden de 10⁻⁹ newton-metro, suficientes para poner en movimiento piezas miles de veces más pesadas que un solo microrrobot.

En sus pruebas, los investigadores mostraron que los enjambres pueden accionar engranajes individuales, hacer funcionar trenes de engranajes y rotar estructuras tridimensionales que flotan sobre una pequeña lámina de líquido. Cuando situaron los robots bajo un objeto voluminoso apoyado en la superficie, los remolinos generados por el colectivo bastaron para hacer girar la estructura completa pese a la enorme diferencia de escala entre actuadores y carga. El mismo principio se utilizó para montar y desmontar anillos y otras configuraciones, así como para reorganizar múltiples elementos a la vez mediante patrones de flujo cuidadosamente controlados. El grupo define este enfoque como manipulación habilitada por torque fluido y lo presenta como una alternativa programable y escalable a las técnicas clásicas de micromanipulación basadas en pinzas, sondas o contacto directo.

El comportamiento colectivo de los enjambres mostró además rasgos emergentes que recuerdan a sistemas biológicos. A altas frecuencias de giro, los microrrobots tienden a expandirse y rodear el objeto de interés, formando una corona que maximiza la transferencia de torque a través del líquido. A velocidades más bajas, se agrupan y avanzan pegados a los bordes, mientras los flujos generados modifican de manera dinámica la forma del colectivo. En condiciones densas, el conjunto puede alternar entre expulsar partículas cercanas y atraerlas hacia su interior, funcionando como un “motor fluido” programable cuyo modo de acción cambia simplemente variando la frecuencia de rotación. Para los autores, estos resultados muestran que el torque fluido no solo sirve para mover objetos, sino también para gobernar la autoorganización de enjambres robóticos a escala microscópica.

Los responsables del estudio apuntan a aplicaciones que van desde la fabricación de dispositivos en miniatura hasta la manipulación de muestras biológicas en entornos médicos. El hecho de que los robots operen sin tocar directamente las estructuras reduce el riesgo de daño en componentes frágiles y permite actuar sobre varios objetos a la vez dentro de un mismo volumen de líquido. Entre las posibilidades que se barajan figuran el montaje de microdispositivos, el transporte de células o tejidos y la realización de intervenciones dirigidas en canales microfluídicos o en cavidades del cuerpo humano llenas de fluido. Aunque los experimentos actuales se desarrollan en interfaces líquido–aire, el mecanismo se basa en interacciones hidrodinámicas que pueden trasladarse a medios sumergidos, donde la viscosidad determinaría la escala temporal de los fenómenos observados. Con un mayor refinamiento en los sistemas de control, los investigadores prevén enjambres de microrrobots capaces de ejecutar tareas complejas con altos niveles de precisión en sectores científicos, médicos e industriales.