Un escarabajo robot recorre distancias por sí solo gracias a un micromúsculo alimentado con metanol. El RoBeetle, a nueva tecnología desarrollada por investigadores de la Universidad del Sur de California, podría desencadenar una generación de microrobots capaces de operar en tierra, agua y aire.
El robot de rastreo autónomo a escala de insectos de 88 miligramos es impulsado por un músculo artificial catalítico. Los científicos imaginan que enjambres de insectos robóticos podrían ayudar en el futuro en operaciones de búsqueda y rescate. Pero los sitios de difícil acceso están fuera del alcance de los robots si están atados a una fuente de energía. El nuevo robot lleva el combustible líquido en su cuerpo.
Fue creado por Néstor O. Pérez-Arancibia, roboticista experimental y profesor asistente de la Escuela de Ingeniería de la USC, junto con los candidatos a doctorado Xiufeng Yang y Longlong Chang. El equipo se centró en el metanol porque contiene más de 10 veces la energía que las baterías pequeñas. El metanol, también conocido como alcohol de madera y alcohol metílico, se usa mayormente para elaborar combustible, disolventes y anticongelante
Sin necesidad de cables
En 2013, Pérez-Arancibia fundó el Laboratorio Autónomo de Sistemas Microrobóticos. Uno de sus objetivos como investigador es crear colonias compuestas por cientos o miles de agentes autónomos a escala de insectos. Serían capaces de coordinarse para ejecutar tareas útiles para los humanos.
Se han desarrollado muchos microrobots impresionantes en los últimos 20 años. Pero el progreso en términos de autonomía se ha visto obstaculizado. El principal escollo es que la mayoría de los robots móviles de dependen de fuentes de electricidad externas para operaciones sostenidas.
El científico explica que el reto es desarrollar dispositivos con altas densidades de trabajo que sean simultáneamente capaces de utilizar fuentes con altas densidades de energía.
A modo de ejemplo, las mejores baterías de subgrupos disponibles comercialmente de última generación tienen energías específicas asociadas que no superan valores del orden de 1,8 MJ/kg. Mientras, la grasa animal que alimenta a los insectos es de unos 38 MJ/kg. La medida de MJ/kg representa la energía necesaria para hacer un kilogramo de producto.
Inspirados por estas observaciones, Pérez-Arancibia y su equipo desarrollaron un nuevo tipo de microactivación no eléctrica. Está basado en el concepto de músculos artificiales controlados con energía química.
Siguiendo la ruta de la naturaleza se llega al RoBeetle
El equipo desarrolló un nuevo tipo de accionador microscópico, que puede ser impulsado por la combustión catalítica controlada de combustibles con altas densidades de energía. Se puede utilizar hidrógeno, metanol, butano y propano.
El nuevo dispositivo funciona como un músculo artificial. Se extiende y se contrae. Está fabricado como un alambre compuesto por un núcleo de una hoja de aleación de memoria hecha de nitinol (compuesto de níquel y titanio) y una superficie catalítica hecha de platino.
Para demostrar el potencial de esta tecnología, el equipo desarrolló el RoBeetle. Probaron la funcionalidad y el rendimiento del robot en una variedad de situaciones. Los ambientes incluyeron una variedad de condiciones atmosféricas, niveles de rugosidad de la superficie y ángulo de inclinación.
También se evaluó la capacidad del RoBeetle para transportar cargas útiles y logró una carga útil máxima de 2,6 veces su propio peso corporal.
Múltiples aplicaciones
Con su diseño impulsado por combustible, el RoBeetle de inspiración biológica podría abrir el camino a una nueva generación de microrobots autónomos. Estos dispositivos serían capaces de realizar movimientos terrestres, acuáticos y aéreos.
Igualmente, la tecnología podría aplicarse en la creación de sistemas robóticos, incluidos exoesqueletos híbridos y robots médicos. También podría resultar útil para la polinización artificial, así como para la búsqueda y vigilancia en entornos restringidos y peligrosos.
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