Investigadores de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Michigan colaboraron recientemente para desarrollar los robots autónomos más pequeños y totalmente programables jamás fabricados. Estas pequeñas máquinas tienen sólo una décima parte del ancho de un milímetro y pueden pensar, nadar y sobrevivir durante meses.

Los robots miden aproximadamente 200 micrones por 300 micrones por 50 micrones, más pequeños que un grano de sal, y su fabricación cuesta sólo alrededor de un centavo. A pesar de su pequeño tamaño, pueden moverse, detectar, calcular y responder a su entorno sin necesidad de conexiones externas, campos magnéticos o controladores. Mark Miskin, profesor asistente de ingeniería eléctrica y de sistemas en la Universidad de Pensilvania, dijo que estos robots son 10.000 veces más pequeños que los microrobots existentes, lo que abre una nueva escala para los robots programables.

El equipo de investigación publicó sus resultados en Science Robotics and Proceedings of the National Academy of Sciences, previendo su aplicación en el seguimiento de la salud de una sola célula o en el ensamblaje de máquinas microscópicas. Dado que los robots tienen aproximadamente el mismo tamaño que los microorganismos, algún día podrían desplazarse a través de entornos organizacionales o líneas de producción microscópicas a las que es difícil llegar con los robots tradicionales.

En la escala submilimétrica, la gravedad y la inercia dan paso a fuerzas como la tensión superficial, la resistencia y la viscosidad, lo que hace que las extremidades mecánicas tradicionales sean propensas a fallar. El innovador sistema de propulsión del equipo utiliza campos eléctricos inducidos para controlar los iones en el líquido circundante y empujar las moléculas de agua hacia adelante, como un robot que se conduce en un "río en movimiento".

Los robots pueden viajar a lo largo de trayectorias complejas a velocidades de una longitud de cuerpo por segundo y coordinar sus movimientos como un banco de peces. Una simple luz LED proporciona energía y un diseño sin partes móviles garantiza que la máquina sea robusta, pueda transferir muestras repetidamente sin sufrir daños y pueda funcionar durante meses.

Para lograr la autonomía, los investigadores integraron tecnología informática ultrapequeña del grupo de David Blau de la Universidad de Michigan, que se presentó como complementaria en una conferencia de DARPA. El panel solar sólo produce 75 nanómetros de electricidad -más de 100.000 veces menos que un reloj inteligente- pero el circuito puede funcionar a voltajes extremadamente bajos. El procesador, la memoria, los sensores y los motores están todos integrados en una estructura de cientos de micras. Puede detectar la temperatura con una precisión de hasta un tercio de grado Celsius y realizar un seguimiento de los gradientes térmicos para informar datos en tiempo real.

Los humanos se comunican con los robots a través del movimiento: la computadora codifica la temperatura y otros datos en vibraciones de "danza", que son decodificadas por cámaras bajo el microscopio, de manera similar a la forma en que se comunican las abejas. Los pulsos de luz se pueden alimentar y programar individualmente para respaldar la división del trabajo y la colaboración entre robots.

Miskin y Blau consideran esto como un punto de partida. Esta plataforma combina simplicidad mecánica, electrónica eficiente y fabricación escalable. Es adecuado para campos que requieren inteligencia microscópica distribuida, lo que marca el comienzo de una nueva era de robots microscópicos.