Cada vez resulta más difícil verlas, pero las luciérnagas siguen inspirándonos hoy igual que hace siglos. A pintores, músicos y poetas, por supuesto; pero también a científicos. Hay quien intenta emularlas para iluminar ciudades y quienes creen que pueden ser modelos fantásticos para, pongamos, diseñar robots diminutos que nos ayuden en operaciones de rescate.
En esas anda un grupo de científicos del Massachusetts Institute of Technology (MIT), que se han inspirado en las luciérnagas para diseñar minúsculas máquinas voladoras, del tamaño de un insecto, capaces de emitir luz mientras aletean sobre nuestras cabezas. Más allá de lo anecdótico —o incluso poético, por qué no— que resulta ver “mini drones” luminiscentes aleteando por ahí, la innovación puede facilitar tremendamente al rastreo o incluso la comunicación de estos dispositivos.
Lo más curioso es que también en eso los microrobots se parecen a las luciérnagas reales, a las que la luz les sirve, entre otras cosas, para atraer parejas y presas o alejar depredadores.
Robots inspirados en insectos
Lo que han logrado los investigadores del MIT es básicamente fabricar músculos artificiales electroluminiscentes, flexibles, que controlan las alas de los robots y son capaces de emitir luces de colores mientras aletean. El sistema está pensado para aparatos minúsculos, que pesan poco más que un clip y tienen el tamaño de un insecto, y les brinda algunas ventajas importantes.
Quizás la más relevante es que la electroluminiscencia facilita que estos peculiares minirobots puedan volar fuera de los laboratorios. ¿Cómo? Pues simplificando su monitoreo.
Al ser tan livianas, las máquinas usadas por el MIT no pueden incorporar sensores, así que si los científicos quieren rastrearlos y seguir sus movimientos no les queda otra que echar mano de grandes cámaras infrarrojas, aparatos eficientes pero que no son prácticos al aire libre.
Inspired by fireflies, EECS researchers have created insect-scale robots that can emit light when they fly, which enables motion tracking and communication. “It only takes about 3 percent more energy to shine out light,” Kevin Chen says. https://t.co/Nnn75bSwPH pic.twitter.com/AY8XHZfmvV
— Massachusetts Institute of Technology (MIT) (@MIT) June 21, 2022
Al iluminarse como luciérnagas los robots ofrecen otra forma de control igual de precisa pero muchísimo más ligera, lo que facilita su manejo a cielo abierto. En vez de cámaras infrarrojas, a los investigadores les llega —como han comprobado en el MIT— con usar las de los smartphones y un programa informático. Ya solo con eso son perfectamente capaces de tenerlos controlados.
“Los robots de gran escala pueden comunicarse usando muchas herramientas diferentes: Bluetooth, inalámbrica… Todo este tipo de cosas. Pero para un robot diminuto y con limitaciones de energía nos vemos obligados a pensar en nuevos modos de comunicación. Es un gran paso para hacer volar estos robots en entornos al aire libre, en los que no tenemos un sistema de seguimiento del movimiento de última generación bien ajustado”, explica Kevin Chen, del MIT.
Al facilitar la comunicación, la electroluminiscencia abre también las puertas a un mundo de posibilidades. Imagínate por ejemplo que los bomberos utilizan uno de estos microrobots en una operación de rescate. Si encuentra una víctima mientras aletea entre los escombros de un edificio derruido puede utilizar sus señales visuales para indicar el punto a otros robots y pedir ayuda.
La gran pregunta es: ¿Cómo han conseguido los investigadores del MIT que despeguen del suelo aparatos tan pequeños? Y lo que resulta igual de curioso, ¿Qué han hecho para que brillen?
El primer paso consistió en fabricar los músculos artificiales, para lo que se dedicaron a alternar capas ultrafinas de elastómero y electrodos de nanotubus de carbono en una pila, una combinación que luego enrollaban hasta formar un cilindro flexible. Llega con aplicarle un voltaje al resultado para que los electrodos aprieten el elastómero y… ¡Voilà! La tensión del mecanismo agite un ala.
Para que además brillase los investigadores añadieron al elastómero partículas de sulfato de zinc electroluminiscentes. Es fácil decirlo. Hacerlo, no tanto. Antes se las vieron para crear un electrodo que no bloqueara la luz y generar un campo eléctrico que permita iluminar las partículas.
“Los materiales electroluminiscentes suelen ser energéticamente muy costosos, pero en cierto sentido obtenemos esa electroluminiscencia de forma gratuita porque solo usamos el campo eléctrico a la frecuencia que necesitamos para volar. No necesitamos nuevos claves. Solo alrededor de un 3% más de energía para que brille la luz”, añade Chen. Otra ventaja es que el “polvo” de zinc apenas añade peso extra al mecanismo. El equipo calcula que únicamente lo aumenta un 2,5%.
Al ajustar la combinación química de las partículas de zinc el equipo logró además cambios en el color de la luz. En el MIT ya han recreado tonalidades verdes, naranjas y azules y han compartido un vídeo en el que se puede ver una de sus peculiares robots iluminados con las siglas del MIT.
Con el dispositivo ya listo los científicos de Massachusetts completaron pruebas de vuelo durante las que utilizaron su propio sistema de seguimiento. Para el rastreo, explican, echaron mano de cámaras de iPhone que podían detectar los diferentes colores y un programa informático que se encargaba de rastrear la posición y comportamiento de los robots. Los resultados son alentadores.
Tanto por la capacidad de rastreo como por el ahorro de costes que supone. “Usamos hardware barato en comparación con las decenas de miles de dólares que cuestan estos grandes sistemas de seguimiento y los resultados fueron muy parecidos”, comparte Chen. Ahora el equipo trabaja en el seguimiento en tiempo real y añadir señales para encender y apagar las luces durante el vuelo.
El objetivo: comunicarse de una forma más precisa y similar a como lo hacen las luciérnagas reales que podemos encontrarnos en el campo. Porque —quién lo diría— estos insectos bioluminiscentes hacen mucho más que alumbrar las noches de verano o azuzar la imaginación de los artistas.
Imágenes | MIT
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