Los investigadores han intentado superar esta limitación de varias maneras. Una de ellas es el uso de control externo con retroalimentación, donde un sistema auxiliar, como campos magnéticos u ópticos, dirige a los microrrobots. Este método permite un control preciso y es ideal para tareas complejas. Sin embargo, no escala bien: controlar muchos robots a la vez de esta forma es inviable.
Una segunda estrategia se conoce como control reactivo, en la que los robots responden directamente a un campo de control global mediante sensores simples. Esta aproximación permite manejar enjambres de microrrobots sin necesidad de control individualizado, aunque sólo ha logrado hasta ahora comportamientos básicos: seguir un rumbo, evitar ciertos obstáculos o agruparse. Hasta ahora, lograr una navegación compleja en entornos estructurados era una meta inalcanzable.
Inspiración en la relatividad general
Un equipo de investigadores publicó recientemente en la revista npj Robotics un enfoque que transforma la forma en que se concibe el control de microrrobots. Se inspiraron en la relatividad general, una teoría física que describe cómo la gravedad curva el espacio-tiempo y afecta la trayectoria de la luz.
En lugar de intentar que los microrrobots eviten los obstáculos o sigan rutas predefinidas, el equipo ideó un sistema donde el espacio por el que se mueven se «deforma» matemáticamente para que el camino más simple en ese espacio deformado coincida con el recorrido deseado en el entorno real. Este modelo matemático, conocido como espacio-tiempo artificial, permite mapear trayectorias de robot como si fueran geodésicas: el equivalente a los caminos que seguiría la luz en un universo curvo.
Un universo a medida para cada tarea
Para llevar esto a la práctica, los científicos usaron transformaciones conformes que toman entornos complejos y los traducen a espacios virtuales más simples. Luego diseñaron campos de control que, una vez proyectados de vuelta al entorno real, guían a los robots por trayectorias deseadas sin que estos necesiten «saber» a dónde van.
Este enfoque permitió que microrrobots de silicio equipados con pequeños motores fotovoltaicos navegaran entornos complicados sin chocar con paredes, giraran en puntos estratégicos, se dispersaran o se agruparan según la intensidad de la luz proyectada. Todo esto sin ningún tipo de procesamiento en el robot mismo. En las pruebas, los robots se desplazaban más rápido en zonas de mayor iluminación, un comportamiento aprovechado para implementar instrucciones de movimiento.
Resultados tangibles y potencial de escalado
El método fue validado tanto en simulaciones como en experimentos reales, y demostró ser capaz de escalar el control a grandes grupos de microrrobots simples. Esta capacidad de guiar a enjambres enteros mediante un único campo de control tiene implicaciones importantes para varias industrias.
En medicina, podría utilizarse para dirigir múltiples microrrobots hacia un órgano o tejido sin que se interfieran entre sí. En el ámbito ambiental, estos enjambres podrían programarse para explorar espacios reducidos como tuberías o grietas. En manufactura, ofrecería una nueva herramienta para ensamblar estructuras a microescala con alta precisión.
Hacia enjambres inteligentes sin inteligencia artificial
Aunque la propuesta actual está limitada a dos dimensiones y a un tipo específico de robot, los autores del estudio ven un camino claro hacia la ampliación de su modelo. Una de las mejoras que proponen es introducir variaciones temporales en los campos de control, lo que permitiría programar comportamientos secuenciales: por ejemplo, hacer que un robot acelere o se detenga en puntos específicos del espacio-tiempo artificial.
Otra posibilidad intrigante es permitir que los propios robots generen campos de control local, como si fueran pequeños imanes interactuando entre sí. Esto abriría la puerta a comportamientos emergentes de enjambre, similares a los de las bandadas de aves o colonias de insectos, sin necesidad de algoritmos complejos ni comunicaciones entre robots.
Incluso se contempla la opción de ocultar robots entre sí en determinadas condiciones, haciendo que no se detecten mutuamente, lo cual sería útil en tareas de exploración o logística a microescala.
Un futuro modelado por la luz
Este avance cambia la pregunta de «¿Cómo hacemos que estos robots piensen?» a «¿Cómo diseñamos el mundo que los rodea para que se comporten como queremos?». La idea de crear universos artificiales en miniatura para guiar comportamientos sin inteligencia ni sensores sofisticados es tan contraintuitiva como poderosa.
A medida que se mejoren estos modelos y se amplíen las capacidades del hardware, podríamos ver una nueva generación de microrrobots realizando tareas de forma autónoma y coordinada en espacios donde ningún otro sistema puede operar. Como si se tratara de diseñar ríos invisibles de luz por los que navegan pequeños barcos sin timón, la ciencia ha encontrado una forma de dirigir lo mínimo con una elegancia geométrica y funcional.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
No hay comentarios.:
Publicar un comentario