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Bigotes, antenas y pelillos mejorarían la robótica

Científicos del Berkeley Lab afirman que mirar hacia la naturaleza, insectos o animales que poseen antenas o bigotes, podría dar recursos para mejorar la tecnología de los robots.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Científicos del Laboratorio de Berkeley afirman que los bigotes y las antenas que tienen los animales e insectos, son un gran recurso para estos seres, y que gracias a ello tienen distintas capacidades naturales que les confieren de habilidades superiores, por lo que propusieron replicarlo en sistemas robóticos para mejorar las destrezas de los sistemas autómatas.

Esta deducción fue hecha por científicos de este laboratorio estadounidense luego de haber revelado un estudio que involucraba el análisis de las capacidades sobresalientes de los animales e insectos, reparando en que muchas de las habilidades de estos seres se deben en gran medida a los elementos receptores en formas de antenas, bigotes o pelillos en sus cuerpos.

Ante tal teoría, los científicos se dieron a la tarea de diseñar sus propios bigotes electrónicos, es decir, una especie de filamentos para dedicarlos como sensores especiales para incrementar el rendimiento de los robots, específicamente en la parte de comunicaciones inalámbricas.

Y es que al observar en la naturaleza encontramos que muchos seres poseen bigotes, pelillos o antenas, órganos sensoriales naturales que les confieren capacidades especiales. Parecen de adorno, pero en su función biológica cumplen con diferentes acciones primordiales, por ejemplo, ayudan al animal o insecto a orientarse, relacionar estímulos sensitivos o reconocer objetos presentes en su entorno.

e-whiskers
Composición de un filamento.

En el caso de los felinos, sus característicos bigotes que los realzan en su particular porte, no solo son atavíos, sino que son una herramienta fundamental para la percepción del entorno y, por tanto, para asegurar la eficacia y certeza de todos sus movimientos y desplazamientos, incluso sirven como estabilizadores junto con su cola, lo que en conjunto, los hace más ágiles.

De esta manera, los investigadores norteamericanos presentaron un reporte de prensa en su sitio de Internet donde anunciaron el desarrollo de una especie de micro-filamentos que emulan la actividad de los bigotes, antenas o pelillos de los seres vivos, pero integrados en sistemas robóticos.

Prof Ali Javey
Ali Javey, científico especializados en Ciencia de los Materiales del Berkeley Lab.

El documento menciona que dichos filamentos o como ellos llaman “e-whiskers” o bigotes electrónicos, están compuestos por Nanotubos de Carbono, y en el proyecto participaron académicos de la Universidad de California-Berkeley.

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Además de los Nanotubos de Carbono, el equipo de investigadores utilizó nano-partículas de Plata y procedieron a diseñar filamentos ultra-delgados, para dar la apariencia de los bigotes de los gatos o los ratones.

Composición e whiskers
En la imagen aparece la parte frontal de los filamentos y en el derecho el fondo de lo que parece ser la conformación microelectrónica de los bigotillos.
Manufactura de e-whiskers
Los investigadores del Berkeley Lab comentaron que el proceso de fabricación de los bigotes electrónicos no es compleja y se pueden utilizar técnicas convencionales.

Según refieren sus diseñadores, los filamentos responden a la más mínima presión incluso desde 1 Pascal (unidad de medida para la presión ejercida sobre una superficie) lo que daría como resultado la reacción ante la caída de un billete sobre la mesa. Pero no solo conferir de sensibilidad a los robots es la misión de estos bigotes artificiales, sino que la idea es partir de esta nueva tecnología para añadir otras habilidades a los autómatas tales como la capacidad de percibir y con ello determinar el entorno donde se encuentran.

“Los bigotes son sensores táctiles parecidos a los bellitos utilizados por diversos animales e insectos para monitorear mediante el viento y navegar entre obstáculos dentro de espacios reducidos”, explicó Ali Javey, científico especializados en Ciencia de los Materiales del Berkeley Lab y profesor del área de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación. “Nuestros bigotes electrónicos consisten en fibras elásticas de alta proporción recubiertas con películas conductivas de nanopartículas y nanotubos. En las pruebas, estos filamentos eran 10 veces más sensibles a la presión que otros dispositivos capacitivos o sensores resistivos de presión”, puntualizó el académico.

Los investigadores no solo observaron la sensibilidad de los filamentos, sino otro logro conseguido fue al cambiar la composición de las nanopartículas y los nanotubos, momento en que observaron el mínimo cambio en la resistencia de los bigotillos de apenas el 10% y cuando se le aplicaba mayor resistencia de elasticidad su composición era alterada apenas 2.4%.

Pelillos electrónicos
Pelillos electrónicos colocados en un objeto tridimensional.

“Para controlar el cambio de resistencia, el arreglo de bigotes fue conectado a una computadora para pruebas. El rango variable vigilado fue la resistencia en el orden de 100x, y la sensibilidad en el orden de 26x”, comentó por su parte Kuniharu Takei, asistente académico del Departamento de Física y Electrónica de la Universidad de la Prefectura de Osaka, Japón, y responsable de la redacción del artículo científico.

El compuesto de los bigotes electrónicos determina la reacción ante diferentes factores. Por ejemplo, en el caso de los Nanotubos de Carbono, estos forman una matriz conductiva, mientras que las nanopartículas de Plata incrementan la conductividad de las fibras, dando como resultado altas propiedades mecánicas de sensibilidad y flexibilidad para responder ante el mínimo de las presiones (1 Pa).

Estos bigotes son elaborados utilizando una superficie conductora y una pintura que posee los compuestos, la cual posteriormente sirve de recubrimiento posterior a dejarse curar por algunas horas.

Los científicos reconocieron que en algunos momentos de la fase de desarrollo, fue necesario aplicar algunas técnicas exclusivas para el diseño de Sistemas Micro-Electromecánicos (MEMS) a fin de lograr la reducción y el emparejamiento de las nanopartículas a través de procesos industriales de manufactura electrónica.

Los ingenieros reconocen que los filamentos pueden ser acondicionados como cabello artificial para robots, y en un corto o mediano plazo, estiman incluir otras tecnologías que puedan ser integradas a los sistemas robóticos para conferirles mayores capacidades como la facultad de “sentir” o reaccionar ante impulsos externos de manera autónoma.

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