metabots, Princeton
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| Ingenieros de la Universidad de Princeton han creado un tipo de material que puede expandirse, adoptar nuevas formas, moverse y seguir órdenes electromagnéticas como un robot a control remoto, aunque carece de motor o engranajes internos. Fuente: Aaron Nathans/Universidad de Princeton |
18 mayo 2025.- En un avance revolucionario, ingenieros del Instituto de Materiales de Princeton han creado lo que llaman "metabots", una innovadora clase de metamateriales que fusiona, en un solo dispositivo, las propiedades de un material con las funcionalidades de un robot. Este desarrollo disruptivo, logrado por el equipo integrado por Tuo Zhao, Xiangxin Dang, Konstantinos Manos, Shixi Zang, Jyotirmoy Mandal, Minjie Chen y Glaucio H. Paulino, sienta las bases para una nueva era en la robótica flexible y adaptable.
La idea de los metabots surge de la inspiración en el arte del origami, donde sencillas hojas de papel se pliegan para formar estructuras complejas y funcionales. Siguiendo este concepto, los investigadores diseñaron un sistema modular compuesto por unidades reconfigurables que interactúan entre sí mediante principios de simetría y quiralidad. Cada módulo del metabot es una celda diseñada para deformarse —estrecharse, expandirse, torcerse— al ser sometida a fuerzas externas, permitiendo así que todo el conjunto se transforme y adopte distintas formas y funciones.
Principio de Funcionamiento y Tecnología Subyacente
La clave del funcionamiento de estos metabots radica en el uso de un campo electromagnético externo para controlar su movimiento y forma. A diferencia de los robots tradicionales, que dependen de motores, engranajes o circuitos internos para generar movimiento, los metabots carecen de cualquier elemento mecánico móvil. En cambio, están fabricados a partir de una combinación de plásticos básicos y compuestos magnéticos personalizados. Cuando se aplica un campo magnético, las unidades modulares responden de manera coordinada, permitiendo que el metabot se contraiga, se expanda y se doble en múltiples direcciones.
Minjie Chen, uno de los coautores del estudio, explicó que “cada comportamiento elemental inducido por el campo electromagnético es simple, pero, al combinarse, estos comportamientos generan movimientos complejos y precisos”. La energía y la señal necesaria para activar estos movimientos son transmitidas simultáneamente a través del campo, haciendo que se pueda lograr una respuesta casi instantánea y remota. Este método abre nuevos horizontes en la transmisión de torque y control de precisión sin contacto físico directo.
Diseño Modular y Versatilidad
El diseño modular del metabot permite ensamblar múltiples celdas que, siendo esencialmente imágenes especulares (o quiralmente dispuestas), pueden coordinar sus deformaciones para producir una amplia variedad de movimientos. Esto no solo le confiere una gran versatilidad, sino que también facilita la escalabilidad del sistema. En teoría, diferentes metabots podrían trabajar en conjunto, autoensamblándose para ejecutar tareas de mayor complejidad en entornos variables. Tal capacidad ofrece enormes potenciales en aplicaciones que van desde intervenciones médicas —por ejemplo, en la manipulación de dispositivos en espacios restringidos dentro del cuerpo humano— hasta la exploración de entornos extremos en la industria o en misiones espaciales.
Impacto y Perspectivas Futuras
El desarrollo de los metabots representa un hito en el campo de la robótica y la ingeniería de materiales, al difuminar la línea divisoria entre un simple material y una máquina inteligente. Al poder transformarse de manera remota y sin la necesidad de mecanismos internos motorizados, estos dispositivos podrían revolucionar la fabricación, la medicina y la automatización industrial. La capacidad de transmitir movimiento de forma precisa y coordinada a través de campos electromagnéticos abre posibilidades para crear sistemas compuestos que se adapten y respondan en tiempo real a cambios en su entorno.
Además, esta innovación plantea la perspectiva de diseñar robots autoensamblables y altamente flexibles, capaces de reconfigurarse según las necesidades de cada aplicación, característica que contrasta con las limitaciones de los robots convencionales.
Los metabots de Princeton constituyen un avance trascendental que combina la ingeniería de materiales, la robótica y la electrónica de potencia para crear dispositivos multifuncionales y altamente adaptables. Este enfoque innovador no solo expande los límites de lo que se considera posible en el diseño de robots, sino que también ofrece una visión fascinante del futuro en el que la materia y la tecnología se fusionan para transformar nuestras interacciones con el mundo físico. Con el potencial de impactar múltiples sectores, estos metabots abren caminos hacia tecnologías nunca antes imaginadas, marcando el inicio de una nueva era en la robótica moderna.
Fuente: “Modular chiral origami metamaterials” by Tuo Zhao, Xiangxin Dang, Konstantinos Manos, Shixi Zang, Jyotirmoy Mandal, Minjie Chen and Glaucio H. Paulino, 23 April 2025, Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-08851-0
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