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26 de Marzo de 2019
Robótica

Robots hechos solo de robots-partícula que carecen de identidad o de capacidad de locomoción propias

Juntos es mejor. Unos robots simples que forman un enjambre pueden ser dirigidos con luz para que realicen diversas tareas solidariamente, como un único ente. Dentro de nuestro cuerpo pueden lograr lo que los robots individuales no consiguen hacer.

Un robot que no es sino un conjunto de robots iguales entre sí, que se acoplan unos a otros débilmente y que solo saben expandirse o contraerse [Shuguang Li/Columbia Engineering].

Los nanobots desempeñarán seguramente un papel importante en la medicina futura. Por ejemplo, como escalpelos autónomos o teledirigidos navegarían por nuestro cuerpo hacia los focos de la enfermedad y allí atacarían a objetivos concretos. Sin embargo, a un robot, tal y como se lo concibe actualmente, le es difícil, entre otras cosas, internarse efiicazmente en los tejidos. Hod Lipsen, de la Universidad de Columbia, y sus colaboradores pensaron que a los robots quizá les iría mejor, tomando como modelo la naturaleza, si fuesen juntos que como combatientes individuales, así que construyeron un pequeño enjambre de robots discoidales de demostración, que solo podían contraerse o dilatarse (entre los 15.5 y los 23.5 centímetros de diámetro), pero que, colectivamente, se va deformando y avanzando para alcanzar el objetivo de manera parecida a lo que hacen nuestras células inmunitarias, según escriben en Nature.

Para el experimento, tomaron un conjunto de 25 robots discoidales permanentemente acoplados mediante sus superficies de contacto, aunque de forma dinámica, a otros miembros del grupo: los relieves dentados de las superficies se acoplaban entre sí y los robots quedaban trabados magnéticamente. Por lo tanto, cada uno de esos robots componentes del conjunto, o «partículas», carecía de una capaciad de locomoción propia. El conjunto, en cambio, era deformable y se podía desplazar gracias a las contracciones o dilataciones de los discos: el enjambre avanzaba solidariamente por una determinada dirección cuando la disposición conjunta de los robots del borde delantero se doblaba hacia fuera, apuntando hacia el objetivo, y la de los robots del borde trasero se doblaba hacia dentro. Muchas células biológicas que carecen de medios de direccionamiento, como cilios o flagelos, se mueven de una forma parecidamente «ameboide».

Un enjambre de nanobots que tuviese esas características adquiriría así una movilidad muy flexible y podría pasar por estrechamientos, por ejemplo entre las células de los tejidos. Los experimentos de estos investigadores lo muestran con el modelo físico que han construido: cuando el enjambre de robots discoidales pasa por un túnel angosto se dispone como un hilo delgado; si hay que mover o transportar algo, el enjambre lo rodea y, por medio de una especie de plataforma de carga que forma, se lo lleva consigo.

Esta flexibilidad es un aspecto muy favorable de los discos: es fácil construir con ellos colectivos, mayores o menores, para una finalidad determinada, afirman los investigadores, que a modo de prueba han creado ya, aunque como modelo infiormático solo, un enjambre de cien mil nanobots. Además, los colectivos, grandes o pequeños, de robots-partícula tienen la ventaja de una redundancia inherente a su construcción, que aumenta la seguridad: siguen funcionando como estaba planeado aunque falle un 20 por ciento de los miembros del enjambre. 

La programación del enjambre de robots-partícula plantea a los ingenieros unas dificultades distintas a las que presentan lo robots individuales, de partes diferenciadas con funciones específicas. Lipson y sus colaboradores adoptaron una regla muy simple para cada miembro individual del enjambre: se los programaba de forma que el cambio del tiempo de contacto con un robot vecino y de su propia contracción o dilatación dependiesen de la intensidad de una señal luminosa, hacia la que se dirigirían así, tal y como realmente ocurrió en el experimento. Un sistema perfeccionado de enjambres de robots-partícula, con sus componentes comparativamente simples, podría cumplir una variedad de indicaciones mejor que robots complejos y muy especializados, o eso es lo que creen los investigadores, animados por este éxito inicial.

Jan Osterkamp /Spektrum.de

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Spektrum der Wissenschaft.

Referencia: «Particle robotics based on statistical mechanics of loosely coupled components», de Shuguang Li et al. en Nature567páginas 361365 (2019).

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