Un nuevo sistema magnético permite que los microrobots se muevan sin cámaras
Los investigadores utilizaron una estrategia de resolución inteligente llamada regularización de Tikhonov
La Universidad Metodista del Sur (Southern Methodist University) es una universidad privada ubicada en la ciudad de Dallas (Texas). Fundada en 1911 por miembros de la Iglesia Metodista Sur, cuenta con más de siete mil estudiantes de pregrado y cinco mil de posgrado. Según la Fundación Carnegie, es una de las universidades de investigación de doctorado con mayor actividad investigadora, destacando en disciplinas como negocios, derecho, estadística, psicología e informática, entre otros campos.
Allí, un grupo de investigadores ha creado un sistema de bobina electromagnética capaz de controlar microrobots sin necesidad de un seguimiento visual continuo de su posición. Este hito supone un avance significativo que podría permitir que los microrobots operen dentro del cuerpo, en tuberías industriales y en otros lugares que no siempre son visibles con una cámara.
El instrumento funciona creando un gradiente de campo magnético uniforme que aplica una fuerza constante a los microrobots, independientemente de su ubicación dentro del espacio de trabajo y eliminando la necesidad de actualizaciones constantes de posición, que durante mucho tiempo han sido un obstáculo para los sistemas de control de microrobots.
Los resultados coincidieron con las pruebas reales con una precisión del 99 %
El inventor principal, Sangwon Lee, investigador posdoctoral del Laboratorio BAST de la SMU, afirmó: "En entornos reales, los métodos de obtención de imágenes pueden ser complejos, lentos, costosos o poco fiables. Al reducir o eliminar la necesidad de seguimiento de posición, el sistema puede ser más sencillo, robusto y práctico para entornos de difícil visibilidad, a la vez que proporciona un movimiento controlado".
MinJun Kim, profesor titular de la cátedra Robert C. Womack en la Escuela de Ingeniería Lyle de SMU e investigador principal del Laboratorio BAST, explicó que este avance es especialmente significativo para las aplicaciones biomédicas, donde los microrobots podrían administrar medicamentos en lugares precisos, realizar procedimientos mínimamente invasivos o llevar a cabo diagnósticos en zonas del cuerpo de difícil acceso con los instrumentos tradicionales.
El nuevo sistema crea un gradiente de campo magnético más uniforme en todo el espacio de trabajo, lo que permite que los pequeñísimos robots experimenten fuerzas magnéticas consistentes independientemente de su posición. Como resultado, el sistema ya no necesita rastrear constantemente la ubicación del microrobot ni realizar ajustes.
Para generar campos magnéticos en tres dimensiones, los investigadores utilizaron seis bobinas separadas, dispuestas en tres pares. Después, este instrumento se calibró utilizando un magnetómetro triaxial (dispositivo que mide los campos magnéticos en las tres dimensiones) para asegurar que el sistema generara exactamente los campos magnéticos previstos.
Para determinar la corriente correcta para cada bobina, los investigadores utilizaron una estrategia de resolución inteligente llamada regularización de Tikhonov, lo que ayudó a evitar errores causados por pequeñas desalineaciones de las bobinas y problemas de singularidad del sistema de bobinas de Helmholtz, explicó Kim.
Finalmente, para comprobar la eficacia del instrumento, utilizando la herramienta de simulación informática COMSOL para predecir el comportamiento del campo magnético dentro del sistema. Los resultados coincidieron con las pruebas reales con una precisión del 99 %, según los investigadores. Una vez validado el sistema de bobinas, el equipo de investigación está explorando técnicas para estimar la posición del microrobot utilizando sensores distintos a las cámaras.