Un nuevo estudio dirigido por investigadores de Penn State muestra por primera vez cómo las ondas sonoras podrían funcionar como un medio para controlar los robots micro de tamaño. Crédito: Igor Aronson / Penn State
Animales como murciélagos, ballenas e insectos han usado señales acústicas durante mucho tiempo para la comunicación y la navegación. Ahora, un equipo internacional de científicos ha tomado una página del libro de jugadas de la naturaleza para modelar robots micro de tamaño que usan ondas de sonido para coordinar en grandes enjambres que exhiben un comportamiento inteligente.
Los grupos de robots podrían algún día llevar a cabo tareas complejas como explorar zonas de desastre, limpiar la contaminación o realizar tratamientos médicos desde el interior del cuerpo, según el líder del equipo Igor Aronson, profesor de ingeniería biomédica, química y matemáticas en el equipo de Huck en Penn State.
“Imagen enjambres de abejas o mosquitos”, dijo Aronson. “Se mueven, eso crea sonido, y el sonido los mantiene cohesivos, muchas personas actúan como una sola”.
Los investigadores tienen publicado Su trabajo en la revista Physical Review X.
Dado que los enjambres de micromáquinas en miniatura, la transmisión por sonido se autoorganizan, pueden navegar en espacios estrechos e incluso volver a formarse si se deforman. La inteligencia colectiva de los enjambres, o emergentes, algún día podría aprovecharse para llevar a cabo tareas como limpiar la contaminación en entornos contaminados, explicó Aronson.
Pequeños robots usan el sonido para autoorganizarse. Crédito: Revisión física x (2025). Doi: 10.1103/m1hl-d18s
Más allá del medio ambiente, los enjambres de robot podrían funcionar dentro del cuerpo, entregando drogas directamente a un área problemática, por ejemplo. Su detección colectiva también ayuda a detectar cambios en los alrededores, y su capacidad para “auto-horario” significa que pueden seguir funcionando como una unidad colectiva incluso después de romperse, lo que podría ser especialmente útil para la detección de amenazas y aplicaciones de sensores, dijo Aronson.
“Esto representa un salto significativo hacia la creación de microrobots más inteligentes, más resistentes y, en última instancia, más útiles con una complejidad mínima que podría abordar algunos de los problemas más difíciles de nuestro mundo”, dijo. “Las ideas de esta investigación son cruciales para diseñar la próxima generación de microrobots, capaces de realizar tareas complejas y responder a señales externas en entornos desafiantes”.
Para el estudio, el equipo desarrolló un modelo de computadora para rastrear los movimientos de pequeños robots, cada uno equipado con un emisor acústico y un detector. Descubrieron que la comunicación acústica permitía a los agentes robóticos individuales trabajar juntos sin problemas, adaptando su forma y comportamiento a su entorno, al igual que una escuela de peces o una bandada de aves.
Si bien los robots en el documento eran agentes computacionales dentro de un modelo teórico, o agente, en lugar de dispositivos físicos que fueron fabricados, las simulaciones observaron la aparición de inteligencia colectiva que probablemente aparecería en cualquier estudio experimental con el mismo diseño, dijo Aronson.
“Nunca esperamos que nuestros modelos mostraran un nivel tan alto de cohesión e inteligencia de robots tan simples”, dijo Aronson. “Estos son circuitos electrónicos muy simples. Cada robot puede moverse en alguna dirección, tiene un motor, un micrófono pequeño, un altavoz y un oscilador. Eso es todo, pero, sin embargo, es capaz de inteligencia colectiva. Sincroniza su propio oscilador con la frecuencia del campo acústico del Swarm y migra hacia la señal más fuerte”.
El descubrimiento marca un nuevo hito para un campo en ciernes llamado materia activa, el estudio del comportamiento colectivo de los agentes biológicos y sintéticos microscópicos autopropulsados, desde enjambres de bacterias o células vivas hasta microrobots. Se muestra por primera vez que las ondas de sonido pueden funcionar como un medio para controlar los robots de tamaño micro, explicó Aronson. Hasta ahora, las partículas de materia activa se han controlado predominantemente a través de la señalización química.
“Las ondas acústicas funcionan mucho mejor para la comunicación que la señalización química”, dijo Aronson. “Las ondas de sonido se propagan más rápido y más casi sin pérdida de energía, y el diseño es mucho más simple. Los robots efectivamente ‘escuchan’ y ‘se encuentran’ entre sí, lo que lleva a la autoorganización colectiva. Cada elemento es muy simple. La inteligencia colectiva y la funcionalidad surgen de ingredientes mínimos y comunicación acústica simple”.
Los otros autores en el periódico son Alexander Ziepke, Ivan Maryshev y Erwin Frey de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich.
Más información: Alexander Ziepke et al, la señalización acústica permite la percepción y el control colectivo en los sistemas de materia activa, la revisión física x (2025). Dos: 10.1103/m1hl-d18s
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pensilvania
Cita: Tiny Robots usa el sonido para autoorganizarse en grupos inteligentes (2025, 12 de agosto) Recuperado el 12 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-tiny-robots-intelligent-groups.html
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