De noche y en plena naturaleza, la luz de las luciérnagas se ha percibido siempre como una escena idílica que deja fascinado a quien la contempla. En España es raro dar con ellas, a pesar de que el verano es la mejor época. Pero, lejos de ser una mera decoración en las escenas románticas del cine, se trata de un sistema de comunicación interesante para replicarlo con robots, dispositivos minúsculos como estos insectos mecánicos.
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Estos insectos usan la luz tanto para atraer a una pareja como a una presa, incluso para alejar a sus depredadores. Los robots no necesitan aparearse, pero sí pueden usar la electroiluminación como sistema de rastreo si su diminuto tamaño no les permite equipar otros sensores o antenas de comunicación.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han aplicado 'polvos mágicos' a unos pequeños robots alados para dotarles de la capacidad de brillar en diferentes colores y mandar mensajes con esa incandescencia al batir las alas. El avance parte de un proyecto previo que ya explicamos en este medio, en el que se desarrollaron músculos artificiales para batir las alas del robot-insecto.
Para qué sirve
"Un robot que encuentre supervivientes podría usar luces para señalar a otros y pedir ayuda", es uno de los casos de uso que se plantea este equipo de ingenieros. Los robots de gran tamaño pueden comunicarse con diferentes técnicas, mediante conexión Bluetooth, por WiFi, usar GPS y diferentes antenas y sensores. Pero si se reduce mucho el espacio, resulta necesario pensar en opciones alternativas que no añadan peso al diminuto equipo ni agoten la poca batería de la que disponen.
Al iluminarse, los ingenieros del MIT han conseguido seguir con precisión su rastro usando únicamente las cámaras de teléfonos móviles. Esta posibilidad es potencialmente destacable al aire libre. Fuera del laboratorio, las cámaras infrarrojas que se usan para localizarlos no funcionan bien y su diminuto tamaño facilita que se pierdan con facilidad al no poder llevar sensores.
Robots luciérnagas
El equipo ha conseguido dotar de esta cualidad incandescente a sus minirrobots usando el propio aleteo del insecto que habían diseñado con anterioridad para poder volar transportando el triple de su peso. Una serie de modificaciones han sido suficientes para conseguir el resultado deseado.
Cómo lo han conseguido
Un pequeño resumen del diseño de estas maquinas aladas: el microbot rectangular cuenta con cuatro conjuntos de alas que deben llevar su peso lo más lejos posible. El cuerpo del dispositivo pesa una cuarta parte de un centavo de dólar, muy ligero para ayudar a los músculos artificiales que ejercen de alas.
Robots luciérnagas
Estos apéndices están compuestos de capas de elastómero que se intercalan entre dos electrodos muy delgados y luego se enrollan en un cilindro blando. Al aplicar voltaje al actuador, los electrodos contraen el elastómero forzando al músculo a hacer un movimiento similar al aleteo de un insecto.
Después de este avance, los investigadores decidieron convertir el músculo en luminoso. Para ello, incorporaron partículas de sulfato de zinc electroluminiscentes en el elastómero, además de realizar una serie de modificaciones al diseño anterior para permitir que el robot brille con fuerza.
Microbot con alas del MIT
Los nanotubos de carbono que optimizan la potencia de voltaje debían ser transparentes para dejar pasar la luz, por lo que fue necesario adelgazarlos a solo unos pocos nanómetros de espesor. Por otro lado, había que dar con la forma de ofrecer una frecuencia alta para que las partículas de zinc se encendieran, sin agotar la batería del robot.
"Tradicionalmente, los materiales electroluminiscentes son energéticamente muy costosos, pero no necesitamos nueva actuación, nuevos cables, ni nada. Solo alrededor de un 3% más de energía para que brille la luz", explica Kevin Chen, jefe del Laboratorio de Robótica Suave y Micro en el Laboratorio de Investigación de Electrónica (RLE) y autor principal del experimento.
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También fue necesario engordar la capa superior del elastómero unos pocos micrómetros donde aplicar definitivamente las partículas de zinc, pues estas reducían la calidad del actuador y llegaban a provocar descomposición con el tiempo. Una capa final más gruesa se asegura una buena potencia, aunque se reduzca un poco y aumente ligeramente el peso (un 2,5%).
Esa capa superior recibe partículas de color verde, naranja y azul para crear luces multicolor. Aplicando diferentes máscaras, se consigue crear formas luminosas que sirven, por ejemplo, para que se puedan leer las siglas MIT en el minúsculo dispositivo.
Rastreando con un iPhone
Tras finalizar el proceso de diseño y fabricación, los investigadores probaron las capacidades de comunicación de las pequeñas robo-luciérnagas. Usando las cámaras de un iPhone, no indican qué modelo, se detecta el color de la luz que emiten y esa imagen pasa a un programa de ordenador que rastrea la posición de cada insecto artificial.
Gracias al uso de los infrarrojos del equipo fotográfico del móvil se puede "rastrear la posición y la actitud de los robots", explican. El sistema puede indicar la posición y el color que el robot emite con una precisión de 2 milímetros.
Robot luciérnaga
De cara al futuro, el equipo se centra ahora en incorporar señales de control para que los robots puedan encender y apagar su luz durante el vuelo. El objetivo último es que estos dispositivos se puedan comunicar de una forma similar a como lo hacen las luciérnagas reales. También están estudiando cómo la electroluminiscencia podría incluso mejorar algunas propiedades de estos músculos artificiales blandos.