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Los campos magnéticos aumentan la potencia en los robots blandos
¿Qué pasaría si las mismas fuerzas que mueven un robot blando también pudieran impulsarlo?Una nueva investigación muestra que los campos magnéticos pueden hacer que los robots estén libres, sean inteligentes y duren más.
Los robots blandos pueden moverse en espacios reducidos para realizar tareas como cultivar corales en laboratorios o inspeccionar tuberías en plantas químicas.Todavía es difícil darles una “inteligencia encarnada”, en la que los sentidos, el movimiento y el poder trabajen juntos y sin ataduras.Los materiales flexibles permiten que los robots se doblen, pero sus fuentes de energía no.Las baterías estándar pueden endurecer el cuerpo, agotarse rápidamente o fallar bajo tensión, manteniendo a los robots atados o con una vida corta.
Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur encontraron una manera de convertir este problema en una ventaja.Su estudio en Science Advances muestra que los campos magnéticos utilizados para controlar robots blandos también pueden aumentar el rendimiento de las baterías dentro de ellos.
El equipo construyó baterías flexibles de dióxido de zinc-manganeso (Zn-MnO₂) en silicona y las apiló verticalmente dentro de un cuerpo de robot inspirado en una mantarraya.El apilamiento vertical ahorra espacio y mantiene el robot flexible.El diseño de la mantarraya permite el movimiento, la detección y el uso de energía coordinados en un diseño compacto.
Las pruebas demostraron que los campos magnéticos de los actuadores del robot estabilizaron la química de la batería, redujeron el crecimiento de dendritas y mantuvieron la producción de energía bajo flexión y tensión.Con la mejora magnética, las baterías retuvieron el 57,3% de su capacidad después de 200 ciclos, casi el doble que las baterías no mejoradas.El efecto proviene de redirigir los iones de zinc para una deposición uniforme y alinear los espines de los electrones en la red de óxido de manganeso para evitar daños a los cristales.Esta doble estabilización ofrece una forma de proporcionar energía a bordo duradera.
Para demostrar el enfoque, se construyó un robot mantarraya con baterías flexibles, actuadores magnéticos y un circuito híbrido para detección y comunicación inalámbrica.Sus aletas baten en respuesta a campos magnéticos, lo que permite el movimiento a través de las superficies del agua.Los mismos campos que impulsan el movimiento también mejoran la estabilidad de la batería.El robot puede nadar, girar, seguir caminos complejos y enviar datos a un sistema gemelo digital.
El robot responde a los obstáculos de forma autónoma.Los sensores inerciales detectan cambios de aceleración, lo que provoca ajustes en la orientación y la navegación.Los algoritmos de retroalimentación corrigen la guiñada, el cabeceo y el balanceo causados por las olas o el contacto, mientras que los sensores de temperatura mapean las condiciones ambientales.La integración vertical de actuación, detección y potencia maximiza el espacio sin reducir la flexibilidad, lo que permite que el robot se mueva, detecte y responda en tiempo real.
Los planes futuros incluyen agregar sensores en miniatura, como detectores químicos y ultrasónicos, y aplicar mejoras magnéticas a otros tipos o formas de baterías, como fibras portátiles.El objetivo son robots blandos que operen de forma autónoma en espacios complejos o inaccesibles, desde inspección de tuberías hasta monitoreo marino o tareas médicas, logrando inteligencia incorporada energéticamente eficiente inspirada en diseños naturales.