Una cucaracha del tamaño de un clip grande se escurre por el suelo del laboratorio de Abhishek Dutta en la Universidad de Connecticut.

Algunos científicos podrían sorprenderse al ver a un visitante tan notorio ocupando su espacio de investigación.

Pero no Dutta. Observa atentamente como la cucaracha se mueve hacia la izquierda, y luego a la derecha, luego se fue de nuevo, mientras atraviesa el fresco suelo de baldosas. Su interés está bien fundado, porque es él quien inicia los movimientos de la pequeña criatura con un pequeño dispositivo de mano a unos 15 pies de distancia.

La cucaracha silbante de Madagascar en este laboratorio no es cualquier miembro de la orden Blattodea. Es un híbrido robot-cucaracha, un insecto biológico cableado, un cyborg si se quiere, y sus futuros hermanos de alta tecnología pueden algún día salvarle la vida.

"El uso de insectos como plataformas para pequeños robots tiene una increíble cantidad de aplicaciones útiles, desde la búsqueda y salvamento hasta la defensa nacional, "dice Dutta, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática que se especializa en optimización de sistemas de control y sistemas ciberfísicos.

Los robots cucarachas no son nuevos, sin embargo. Los investigadores han estado explorando plataformas biorobóticas para insectos durante la mayor parte de la última década. Pero construir sistemas robóticos a una escala tan pequeña no es fácil, y la tecnología parece funcionar solo la mitad del tiempo.

En un artículo que pronto se publicará en Actas de la conferencia sobre neurociencia computacional cognitiva , Filadelfia 2018, Dutta, y el estudiante de pregrado Evan Faulkner, un joven que trabaja en su laboratorio, informan sobre la creación de un microcircuito que, según ellos, permite un control más confiable y preciso del movimiento robótico de los insectos.

Para mejorar el control del insecto, El microcircuito de Dutta incorpora una unidad de medición inercial de 9 ejes que puede detectar los seis grados de movimiento libre de la cucaracha, su aceleración lineal y rotacional, y su rumbo de la brújula. Otra característica que agregaron Dutta y Faulkner es la temperatura ambiente que rodea a la criatura, porque las pruebas han demostrado que la temperatura del ambiente en el que se mueve una cucaracha puede afectar cómo y dónde se mueve el insecto. Cucarachas para el registro, es más probable que salgan a caminar cuando hace calor.

El microcircuito que crearon Dutta y Faulkner es parte de una pequeña "mochila" electrónica que se puede atar a la parte trasera de una cucaracha. Los cables del dispositivo están conectados a los lóbulos de las antenas del insecto. Un pequeño transmisor y receptor Bluetooth permite que un operador cercano controle los movimientos de la cucaracha a través de un teléfono celular común. Enviar pequeños impulsos eléctricos al tejido nervioso en el lóbulo de la antena derecho o izquierdo del insecto hace que el insecto crea que ha encontrado un obstáculo. Una pequeña carga en la antena izquierda hace que el insecto se mueva hacia la derecha. Igualmente, una carga enviada a la antena derecha hace que el insecto se mueva hacia la izquierda. Es la dirección asistida redefinida.

Mientras que otros laboratorios han desarrollado sistemas de control similares, El microcircuito de UConn se distingue porque ofrece a los operadores un mayor grado de control del movimiento del insecto, retroalimentación en tiempo real de la respuesta neuromuscular del insecto a estímulos artificiales, y avenidas multicanal para estimular el tejido nervioso del insecto. El resultado es un sistema de control más informado y preciso.

El microcontrolador y el potenciómetro integrado del sistema UConn permiten a los operadores variar el voltaje de salida, frecuencia, y ciclo de los estímulos enviados al insecto. (Un potenciómetro, si te estas preguntando es el nombre propio de un dispositivo electrónico que ajusta el voltaje. Es lo que hace posible los interruptores de atenuación de luz, y le permite ajustar el volumen de su estéreo.) El estímulo que resultó en la respuesta más robusta de la cucaracha fue de alrededor de 1.2V de amplitud, Frecuencia de 55 Hz, y ciclo de trabajo del 50 por ciento. (Ninguna cucaracha resultó herida por estos experimentos, por cierto.)

Un dato interesante que notaron los investigadores fue que los movimientos de la cucaracha hacia la izquierda o hacia la derecha en respuesta a la estimulación artificial disminuyeron en intensidad después del estímulo inicial. Entonces, si la cucaracha hizo un giro a la izquierda después de que el primer pulso electrónico golpeó su lóbulo de antena derecho, su giro era menos dramático con cada pulso subsiguiente a ese lóbulo. Los investigadores no están seguros de por qué sucede esto, pero es una información útil para saber cuándo es usted quien maneja el volante.

Más importante, Dutta dice:el sistema permitió a los usuarios utilizar la retroalimentación en tiempo real enviada a través del sistema Bluetooth para establecer parámetros específicos para estimular los lóbulos de las antenas del insecto, y eso les permitió dirigir al insecto en la dirección deseada.

"Nuestro microcircuito proporciona un sistema sofisticado para adquirir datos en tiempo real sobre el rumbo y la aceleración de un insecto, lo que nos permite extrapolar su trayectoria, ", dice Dutta." Creemos que este circuito cerrado avanzado, El sistema basado en modelos proporciona un mejor control para maniobras de precisión, y supera algunas de las limitaciones técnicas que actualmente afectan a los micro robots de hoy ".

Si bien el nuevo microcircuito es sin duda un paso adelante para la tecnología de insectos robot, Dutta reconoce que se necesita mucha más investigación. Biobots impulsados ​​por insectos, tu podrias decir, todavía están en su etapa larvaria. Los avances en curso en el diseño de micro-hardware y sistemas de microcontrol podrían conducir a una nueva generación de dispositivos que funcionen aún mejor.