Microrobots, trabajando juntos, construyendo con metal, vidrio y electrónica

Alguien mirando a través de la puerta del laboratorio de Annjoe Wong-Foy en SRI Internacional podría pensar que su equipo está infestado de hormigas. Formas oscuras de aproximadamente un centímetro de diámetro se mueven de un lado a otro sobre pasarelas elevadas: se entrelazan alrededor de obstáculos y llevan pequeños palos.

Construyendo a lo grande: Un equipo de tres pequeños robots dirigidos magnéticamente trabajaron juntos para construir esta estructura a partir de varillas de carbono del tamaño de un palillo de dientes.

Una mirada más cercana deja en claro que estas ajetreadas criaturas son, de hecho, creadas por el hombre. Wong-Foy, un ingeniero de investigación senior en SRI, ha creado un ejército de trabajadores dirigidos magnéticamente para probar la idea de que los microrobots podrían ser una mejor manera de ensamblar componentes electrónicos o construir otras estructuras pequeñas.

Los trabajadores robóticos de Wong-Foy ya han demostrado ser capaces de construir torres de 30 centímetros de largo con varillas de carbono y otras plataformas capaces de soportar un kilogramo de peso. Los robots pueden trabajar con vidrio, metal, madera y componentes electrónicos. En una demostración, hicieron una estructura de celosía de carbono con cables y LED de colores mezclados para que sirviera como árbol de Navidad del laboratorio.

Podemos escalar a muchos más robots a bajo costo, dice Wong-Foy, quien cree que su sistema podría convertirse en un nuevo enfoque de fabricación. Muchos componentes electrónicos tienen el tamaño adecuado para ser manejados por sus microrobots, dice, y los equipos de ellos podrían resultar una buena manera de colocarlos en placas de circuito.

SRI quiere crear una versión del sistema de microrobot que podría venderse a otros laboratorios de investigación y empresas para experimentar. 'Hemos demostrado la plataforma básica y ahora estamos estudiando cómo podemos transferir fuera del laboratorio como una plataforma de investigación', dice Rich Mahoney, director de robótica en SRI. Debería poder comprar esto en el estante.

Los microtrabajadores de SRI son simples: solo pequeñas plataformas magnéticas con simples brazos de alambre en la parte superior. Solo pueden moverse cuando se colocan sobre una superficie con un patrón específico de circuitos eléctricos en su interior. El envío de corriente a través de las bobinas que se encuentran debajo ejerce una fuerza sobre los imanes y dirige a los robots. Wong-Foy ha escrito un software para hacer eso y lo usó para coreografiar el movimiento de más de 1,000 pequeños robots en un patrón de circulación complejo. Eso demuestra que debería ser posible que trabajen en equipos grandes, dice.

Los brazos de alambre de los robots no pueden moverse de forma independiente. Pero la creación de equipos de robots con diferentes tipos de brazos permite realizar trabajos complejos.

La construcción de una estructura de celosía requiere tres tipos de trabajadores. Uno opera una especie de dispensador de palillos de dientes, presionando una palanca para liberar una varilla de carbón del tamaño de un palillo de dientes. Otro robot sumerge sus brazos en un abrevadero para poner gotas en los extremos de sus brazos y luego usa la tensión superficial para levantar la varilla. Un tercer robot visita una estación de pegamento, sumerge los brazos y luego aplica el pegamento a la estructura en construcción. Finalmente, el robot que recogió la varilla la presiona en su lugar y espera a que se encienda una luz ultravioleta para curar el pegamento. Luego puede retirarse para recoger una nueva varilla.

El software que controla los robots también puede mover la plataforma en la que están sentados. Mueve la plataforma cada vez que se completa una nueva capa, por lo que el espacio de trabajo de los robots permanece igual a medida que crece la estructura que están construyendo.

Al igual que la tecnología de impresión 3-D, los microrobots prometen ser una forma más eficiente de hacer objetos complejos en pequeñas cantidades que la tecnología convencional de producción en masa, dice Mahoney. Eso se debe en parte a que los microrobots se pueden reprogramar para que realicen tareas completamente nuevas y en parte a que no son costosos. A veces lo llamamos manipulación de megahercios, dice. Podemos pensar en la manipulación al ritmo que estamos acostumbrados a ver en el procesamiento de la información.

Ayudar a fabricar placas de circuito en pequeños lotes para la creación de prototipos de nuevos dispositivos electrónicos es una posible aplicación. Hoy en día, los aficionados y las pequeñas empresas que trabajan en hardware electrónico fabrican pocas placas de circuito prototipo debido al tiempo que lleva ensamblarlas a mano y al gasto y la demora de pagar pequeñas tiradas en plantas dedicadas.

Wong-Foy también cree que su enfoque podría ser útil para ensamblar dispositivos que combinan componentes electrónicos y ópticos, por ejemplo, para interactuar con cables de fibra óptica. Debido a que los componentes ópticos y de silicio no se pueden procesar en el mismo paso, esa industria a menudo usa el ensamblaje manual para unirlos. En el campo de la electrónica óptica, la gente no ha encontrado una buena manera de integrar láseres de fosfuro de indio con componentes de silicio, dice Wong-Foy. La escala de esas cosas es el tamaño de las varillas de carbono que estamos usando aquí.

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