¿Por qué hago robots del tamaño de un grano de arroz?

Mediante el estudio de los movimientos y los cuerpos de insectos como las hormigas, Sarah Bergbreiter y su equipo construyen versiones mecánicas de bichos increíblemente robustos y súper pequeñitos... para luego agregarles cohetes. Vean sus avances asombrosos en microrobótica y escuchen tres maneras en que podríamos usar estos pequeños ayudantes en el futuro.

Mis alumnos y yo trabajamos
con robots muy pequeños.

Podemos verlos como
versiones robóticas

de algo con lo que todos estamos
muy familiarizados: una hormiga.

Todos sabemos que las hormigas
y otros insectos de este tamaño

pueden hacer cosas
bastante asombrosas.

Todos hemos visto a un grupo
de hormigas, o algo similar,

cargando patatas fritas
en un picnic, por ejemplo.

¿Pero cuáles son los verdaderos
desafíos para construir estas hormigas?

Bueno, en primer lugar, ¿cómo conseguimos
tener las capacidades de una hormiga

en un robot del mismo tamaño?

Bueno, primero tenemos que averiguar
cómo hacer que se muevan

siendo tan pequeños.

Necesitamos mecanismos
como piernas y motores eficientes

para apoyar la locomoción.

y sensores, energía y control

para juntar todo en un robot hormiga
semi-inteligente.

Y, por último, para hacer
que estas cosas realmente funcionen,

queremos que la mayoría trabajen juntos
para lograr grandes cosas.

Así que empezaré con la movilidad.

Los insectos se mueven
increíblemente bien en su entorno.

Este vídeo es de la Universidad de Berkeley.

Muestra una cucaracha en movimiento
sobre un terreno muy accidentado

sin que vuelque

y es capaz de hacerlo porque sus piernas
son una combinación de materiales rígidos,

que es lo que tradicionalmente
usamos para hacer robots,

y materiales blandos.

Saltar es otra forma muy interesante
de moverse cuando uno es muy pequeño.

Así que estos insectos
almacenan energía en un brinco

y la liberan rápidamente para conseguir
la fuerza necesaria para salir del agua.

Así que una de las grandes contribuciones
de mi laboratorio

ha sido combinar materiales rígidos y blandos

en mecanismos muy, muy pequeños.

Este mecanismo para saltar
es de unos 4 milímetros,

así que es realmente pequeño.

El material duro que
empleamos es el silicio

y el blando, caucho de silicona.

Y la idea principal es comprimir esto,

almacenar la energía en los muelles,
y luego soltarlo para saltar.

Así que no hay motores
de momento, no hay energía.

Esta se acciona con un método
que llamamos en mi laboratorio

"estudiante graduado con pinzas".
(Risas)

Así que lo que van a ver
en el siguiente vídeo

es a este robot que saltará
increíblemente bien.

Este es Aarón, el estudiante
graduado en cuestión, con las pinzas,

y aquí ven un mecanismo de 4 milímetros

que salta casi 40 centímetros.

Eso es casi 100 veces
su propio tamaño.

Y sobrevive, rebota sobre la mesa,

es increíblemente robusto
y, por supuesto,

sobrevive bastante bien
hasta que lo perdemos

porque es muy pequeño.

En última instancia, sin embargo,
queremos añadirle motores también,

y tenemos estudiantes en el laboratorio
trabajando en motores milimétricos

para integrarlos en estos
pequeños robots autónomos.

Pero para trabajar la movilidad
y la locomoción a esta escala

hacemos trampa y usamos imanes.

Esto muestra lo que finalmente
pertenecerá a una pierna de microrobot,

y pueden ver las juntas
de la goma de silicona

y el imán incorporado que se está
moviendo de arriba abajo

accionado por un campo magnético externo.

Así que todo esto nos lleva
al robot que les mostré antes.

Lo realmente interesante es que
este robot puede ayudarnos a averiguar

cómo se mueven
los insectos a esta escala.

Tenemos un modelo muy bueno
de cómo todos se mueven,

desde una cucaracha
hasta un elefante.

Todos nos movemos dando estos saltos
cuando corremos.

Pero cuando uno es realmente pequeño, las
fuerzas que hay entre los pies y el suelo

afectarán la locomoción
mucho más que la masa,

y eso es lo que lleva
a estos saltos durante el movimiento.

Este robot no funciona todavía,

pero sí que tenemos versiones ligeramente
más grandes que funcionan.

Este tiene cerca de un centímetro cúbico,
un centímetro de lado, muy pequeño,

y hemos logrado que recorra
10 veces su tamaño por segundo,

eso, 10 centímetros por segundo.

Es bastante rápido para
un pequeñín como este,

y solo lo limita
nuestro sistema de prueba.

Pero pueden hacerse una idea
de cómo funciona en este momento.

También podemos imprimir versiones
en 3D que pueden escalar obstáculos,

modelos bastante parecidos
a la cucaracha que vieron antes.

Pero en última instancia, queremos
añadir todo esto al robot.

Queremos que los detectores, la energía,
los controles, actúen todos juntos,

y no todo tiene que ser
de inspiración biológica.

Este es un robot del
tamaño de un Tic Tac.

Y en este caso, en lugar de imanes
o músculos para moverse,

usamos cohetes.

Así que este es un material
energético microfabricado,

y podemos crear diminutos píxeles de esto,

y podemos poner uno de estos píxeles
en el vientre de este robot,

para que este robot luego salte
al detectar un aumento de luz.

El siguiente vídeo
es uno de mis favoritos.

Tenemos a este robot de 300 miligramos

que salta unos 8 centímetros en el aire.

Tiene solo 4x4x7 milímetros.

Y verán un gran destello al inicio

cuando se dispara el material enérgico,

y el robot da vueltas por el aire.

Aquí hubo un gran destello,

y pueden ver al robot
saltar por los aires.

Así que no hay fijaciones,
no hay cables conectados.

Todo está a bordo del robot,
y saltó en respuesta

a que un estudiante simplemente
encendió una lámpara de escritorio.

Así que creo que pueden imaginar todas
las cosas interesantes que podríamos hacer

con robots que pueden correr, gatear
saltar y rodar a esta escala.

Imaginen los escombros que quedan después
de un desastre natural como un terremoto.

Imaginen a estos pequeños robots
corriendo a través de esos escombros

para buscar supervivientes.

O imaginen un montón de pequeños robots
corriendo por un puente

para poder inspeccionarlo
y asegurarse de que es seguro

para evitar derrumbes como este,

que ocurrió a las afueras
de Mineápolis en 2007.

O imaginen lo que se puede hacer

con robots que podrían nadar
por el torrente sanguíneo.

¿No? "El viaje fantástico"
de Isaac Asimov.

O que podrían operar sin tener
que abrir, para empezar.

O podríamos cambiar radicalmente
la forma de construir cosas

si tuviéramos nuestros
pequeños robots trabajando

de la misma manera que trabajan las termitas,

que construyen estos increíbles montículos
de 8 metros de altura,

edificios de apartamentos eficientes
y bien ventilados para otras termitas

en África y en Australia.

Así que creo que les he ofrecido
algunas de las posibilidades

de lo que podemos hacer con
estos pequeños robots.

Y hemos hecho algunos
avances hasta el momento,

pero todavía hay un largo
camino por recorrer,

y es de esperar que alguno de Uds.
pueda contribuir a ese destino.

Muchas gracias.

(Aplausos)