Emulan microrrobots el nado de microorganismos

Emulan microrrobots el nado de microorganismos
Por Laura Romero en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 710

En los institutos de Ingeniería y  de Investigaciones en Materiales se desarrollan microrrobots que emulan el nado de microorganismos, no sólo porque científicamente eso ayuda a responder preguntas de la biología, física e ingeniería, sino también por sus potenciales aplicaciones en la industria, como la revisión de tuberías, y en tamaños aún más pequeños, nanométricos, para destapar arterias o depositar medicamentos de manera localizada.

Desde el punto de vista biológico, explicó Francisco Godínez, del Instituto de Ingeniería, es importante estudiar ese nado porque aún se desconocen los procesos de concepción, por mencionar un caso. “Si pensamos en un espermatozoide parece ser claro que tiene un flagelo que se mueve, pero a ciencia cierta no se entiende cómo se desplaza en la mucosidad vaginal”.

La mayoría de fluidos biológicos muestran adelgazamiento y viscoelasticidad; esa mucosa presenta este tipo de comportamiento y el espermatozoide está diseñado para desplazarse más rápido en ese medio pero, en cambio, no podría hacerlo de manera tan eficiente en agua.

Desde la perspectiva de la hidrodinámica y de la física, no se entienden los procesos que utilizan los microorganismos para moverse. En ingeniería es importante imitarlos con microrrobots que tengan diversas aplicaciones.

Tres tipos

Godínez apuntó que nadan a un bajo número de Reynolds, parámetro adimensional que relaciona las fuerzas de inercia con las fuerzas viscosas, y que simplemente significa que no tienen inercia. A diferencia de un humano o una ballena que dejan de patalear o aletear y se siguen desplazando, en el caso de esos microorganismos, si dejan de mover el flagelo instantáneamente quedan quietos.

El equipo, donde también participa Roberto Zenit, del Instituto de Investigaciones en Materiales, ha construido tres diferentes microrrobots para extrapolar los resultados y explicar qué pasa. Tomaron como modelo a los espermatozoides y a la bacteria Escherichia coli, que tiene una cabeza elipsoidal y varios flagelos que se enrollan y forman una especie de hélice rígida, con la que se impulsan en su medio, normalmente agua sucia.

En un tercer modelo, con un filamento altamente flexible, se pretende modificar la cinemática del robot para estudiar cómo transita en diferentes fluidos.

Se realizó un estudio comparativo entre el comportamiento de estos nadadores y “encontramos que no hay una respuesta general para explicar el nado de este tipo de dispositivos”. En realidad, debe tomarse en cuenta cómo se excitan para que se muevan en un medio, es decir, cómo se controlan inalámbricamente; también, la geometría del nadador y, por último, el medio o el tipo de fluido donde se desplazan.

Los microrrobots, que han sido presentados en congresos de la American Physical Society, no son sólo de tamaño milimétrico (con unos 30 milímetros: 10 o 12 mm de cabeza y 20 mm de cola), sino de bajo costo, porque están hechos de materiales sencillos, como resortes de pluma, cilindros de poliestireno (popotes) y un imán permanente que puede estar ubicado en la cabezao en medio del cuerpo.

Las colasson de fibra óptica para emular el nado del espermatozoide y filamentos de látex, para el caso de E. coli. En el cuerpo o cabeza se atrapa una burbuja de aire para lograr una flotación neutra; de otro modo, tiende a irse hacia arriba o hundirse. Para darles movimiento, se emplean bobinas Helmholtz, un arreglo de alambres enrollados por los que se pasa corriente eléctrica para generar un campo magnético, en rotación.

Justo en el centro del par de bobinas se coloca una pecera con mezclas de glucosa y agua, o poliacrilamida, que es un polímero; el movimiento de estas últimas hace que el imán dentro de la cabeza del nadadorse empate con las líneas de campo de las bobinas, y entonces el robot rota y se desplaza.

Resultados

Durante sus investigaciones, Godínez y sus colaboradores encontraron que robots multicolas presentan un incremento sustancial de la velocidad, en comparación con los que utilizan una sola. Asimismo, hallaron que de las tres geometrías propuestas, la que imita a E. coli es la que tiene mejor desempeño.

Aunque las aplicaciones de estas investigaciones pueden ser útiles en la industria, los resultados tienen validez y pueden extrapolarse a los nanorrobots, que se ocupan en la biomedicina. Puede haber una retroalimentación.

Algunos resultados ya han sido publicados, como el artículo reciente “Complex fluids affect low-Reynolds number locomotion in a kinematic-dependent manner”, incluido en la revista Experiments in fluids.

También, se ha establecido una estrecha colaboración con Erik Lauga, de la Universidad de Cambridge, quien es referencia en el tema y estudia locomoción en fluidos.

Además, se proyecta introducir este tipo de nadadores en medios granulares, en peceras con partículas de vidrio de diferentes tamaños y evaluar su comportamiento, pues el mecanismo de locomoción se cumple aunque el medio ya no sea un fluido. La meta es aplicarlos para censar la condición o la calidad de granos en silos, finalizó.

Robots con sentimientos en la UdeG

Robots con sentimientos en la UdeG
Por Karina Alatorre en la Gaceta UdeG Nº 826

Marisol es el nombre del robot humanoide desarrollado por científicos del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI) de la Universidad de Guadalajara, que en su primera etapa ya es capaz de detectar la presencia de una persona y mantener un contacto visual con ella.

Este prototipo es el producto de la investigación que desde hace dos años realizan los académicos Daniel Zaldívar Navarro, Erik Valdemar Cuevas Jiménez y Marco Antonio Pérez Cisneros en el campo de la llamada robótica social, la cual busca que los robots tengan una mayor interacción con el ser humano a través de la lectura de estados de ánimo de las personas.

De acuerdo con los investigadores del Departamento de electrónica y computación, el objetivo del proyecto no es sólo que el robot pueda detectar si una persona está triste o contenta, sino que pueda ofrecer una reacción ante tal situación y de esta manera lograr una mejor interacción. “La robótica ya ha pasado de ser simplemente máquinas que se mueven y repiten un trabajo, a ser máquinas que puedan interactuar en la vida cotidiana del ser humano”, afirmó Marco Antonio Pérez.

Además de Marisol, el equipo de científicos trabaja en otro prototipo al que llaman “El rostro”, una cabeza humanoide dotada también de “inteligencia social”.

Para que los robots logren movimientos similares a los del ser humano, el equipo analizó previamente su conducta, para luego desarrollar los algoritmos adecuados que imiten sus movimientos. “Estudiamos cuando un humano observa qué es lo que ve, a quién le dirige la mirada, por qué saluda, bajo qué términos y cómo se dispone a las personas que le ven y que le devuelven el saludo”, refirió Cuevas Jiménez, quien estuvo a cargo del desarrollo del algoritmo de localización del rostro para perfilar la planta robótica hacia la persona con la que se va a interactuar.

También se están desarrollando ya los algoritmos de detección de estados de ánimo —que es el siguiente paso—, los cuales funcionarán apoyados por aparatos de video especializados. “Hemos empezado a adquirir nueva tecnología que consta de cámaras que acaban de salir al mercado, son cámaras de profundidad que tienen capacidad de identificar emociones”, informó Pérez Cisneros.

Para el desarrollo de los prototipos ha sido de gran importancia la labor de los estudiantes que participan, reconocieron los titulares, ya que han contribuido en gran medida en el diseño de los algoritmos.

Participan alumnos de licenciatura, maestría y doctorado, especializados en electrónica y computación, ya que, a decir de Erik Valdemar, para este proyecto se requiere capital humano muy capacitado.

Los investigadores adscritos al cuerpo académico de Robótica visión computacional y control automático, pretenden que su proyecto alcance una madurez dentro de unos seis o siete años.

ACEPTACIÓN O RECHAZO

Zaldívar Navarro, quien lidera la investigación, inició hace más de dos años con la implementación de un seminario en el que revisó la literatura disponible sobre la robótica social.

Ahí los investigadores confirmaron —de acuerdo al contenido de varios artículos de diferentes partes del mundo—, que el ser humano acepta en mayor medida a las máquinas que son similares a él y rechaza aquellas que no lo son. “Sin embargo parece ser que existe un umbral en el que el humano rechaza al robot cuando se parece demasiado, porque le evoca sentimientos de una persona muerta, de algo sin vida. Es algo muy interesante”, comentó al respecto Erik Cuevas.

Al lograr la aceptación del ser humano, la robótica social pretende que las máquinas puedan interactuar en cuestiones cotidianas, como el cuidado de los niños, de los ancianos o de los enfermos.

El investigador informó que aunque la robótica social es un área que en todo el mundo no ha alcanzado la madurez suficiente, ya existen productos en Japón para cuidar a los ancianos: se trata de robots que están paseándose entre las casas y haciendo preguntas sobre su vida cotidiana. “No deja de ser la meta final de todo esto, que el humano pueda verlo hasta cierto punto como su par. En Europa, por ejemplo, se ven horribles, son prototipos que todavía no pierden esa forma robótica”.

En el caso de Marisol, la planta robótica fue adaptada a un maniquí que los investigadores obtuvieron en un tianguis. “Es un maniquí que se usa para mostrar ropa, así inició nuestro proyecto, con la idea de que estos maniquíes pudieran tener algunos movimientos, interactuaran con las personas y fueran también una atracción del lugar”.

OBTENCIÓN DE RECURSOS

Para el financiamiento de este proyecto, los investigadores han utilizado los recursos materiales con los que ya contaba el equipo de investigación, como algunas plantas robóticas y herramienta, sin embargo el resto se ha logrado gracias a un financiamiento del

CONACyT que obtuvo Erik Cuevas para un proyecto particular sobre imitación del caminado humano.“Es un proyecto de ciencia básica, de caminado humanoide, lateralmente este proyecto ha cubierto gastos de robótica social porque están ligados, finalmente las mejoras que se quieren hacer a los humanoides que ya tenemos son con el objetivo de lograr las propiedades de interacción social”, dijo el investigador.

Informó que a la fecha se le han invertido unos 120 mil pesos, pero que se requiere una mayor inversión, por lo que están trabajando en un planteamiento formal del proyecto y de esta manera tener sus recursos propios. Entre el material que planean adquirir está el de una impresora 3D, con un valor de 50 mil pesos.

Por su parte, Erik Cuevas destacó la relevancia que tiene el hecho de que los estudiantes de maestría y doctorado cuenten con becas del CONACyT, lo que les ha permitido ahorrar un recurso muy caro, ya que una nómina de este nivel costaría más de un millón de pesos al año.

Destacaron los esfuerzos que se hacen desde las universidades públicas y privadas para generar conocimiento propio, que lleve luego a la generación de tecnología. “Estamos en la primera parte del eslabón, la que capacita y forma gente pensante, técnicamente calificada que podrá en una etapa siguiente hacer sus aportaciones”, afirmó el investigador Pérez Cisneros.

Los investigadores no descartan la posibilidad de que en un futuro puedan entrar al mercado con estos prototipos, aunque para eso deberán aprobar diferentes estándares de calidad y de seguridad.

Señalaron además que en la actualidad no han trabajado en conjunto con alguna empresa privada —aunque han tenido la oportunidad— debido a la diferencia de objetivos que puedan surgir en este tipo de proyectos. “Preferimos caminar por nuestro camino, porque a veces surgen intereses que no son compatibles, una empresa quiere que esto se guarde, y en el caso de un científico es al contrario, quiere que todo esto se divulgue, y que otras personas puedan reproducirlo en otro lado”, explicó Cuevas Jiménez.

REGISTRO DE PATENTE

Este cuerpo académico cuenta actualmente con una patente activa sobre la pata de un robot humanoide y una patente en trámite por un sistema electromagnético de equilibrio humanoide, de tal manera que en medida que el proyecto de robótica social avance, consideraran patentar alguno de los procesos que sean de interés en el quehacer científico. “Con la experiencia que ya se tiene, si observamos que algunos de los materiales que generemos es patentable, se procederá a hacerlo de inmediato, ya conocemos los procedimientos, tenemos presencia en el Instituto Mexicano de Propiedad Industrial (IMPI)”.

Diseños para elevar la calidad de vida

Diseños para elevar la calidad de vida
Por Fernando Guzmán en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 565

Desde hace cinco años el Grupo de Diseño para el Bienestar de la Facultad de Ingeniería aplica la Teoría para Resolver Problemas de Inventiva (Triz, por su acró­nimo en ruso) para desarrollar productos que eleven la calidad de vida de adultos mayores y personas en rehabilitación por algún impedimento motriz.

A partir de esta herramienta creada por Genrich Altshuller, el Centro de Di­seño Mecánico e Innovación Tecnológica (CDMIT) de la entidad universitaria pro­yecta prótesis, sillas de ruedas, andaderas, órtesis, sockets para muñón y dispositivos económicos, en general, que ayudarán a las personas en su día a día.

En México, empresas extranjeras los venden a precios altos. Por eso, los univer­sitarios buscan desplegar, en el mediano plazo, opciones accesibles que doten de autonomía a la población que las requiera.

Adrián Espinosa, jefe del Departa­mento de Ingeniería de Diseño, indicó que la Triz “nos ha permitido enfocar los esfuerzos creativos en soluciones ya probadas y resolver contradicciones; si hay un problema que plantea obstáculos, descifrarlos genera innovaciones”.

Principios de solución

La matriz de contradicciones de Altshuller comprende 40 principios de solución que identificó al estudiar 200 mil patentes. Tras analizar cómo superaron otras dificultades, este hombre conclu­yó que “cualquier inconveniente ya fue resuelto antes por alguien más; lo que sigue es ver cómo lo hizo y adaptar el procedimiento a la interrogante actual”.

El método, aplicado por el grupo, ha servido para tratar todo problema de ingeniería, explicó Espinosa. Por ejemplo, con la tu­tela de Itzel Flores Luna y Hanna Gar­cía se desarrollan sockets (piezas cilín­dricas que alojan al muñón) para pierna y brazo. Se busca que sean universales (ta­llas chica, mediana y grande), ajustables a partir de sensores (sin necesidad de me­dias) y que mantengan cierta presión del muñón, sin importar si la persona adel­gaza o engorda por enfermedad, come demasiado o retiene líquidos.

Espinosa y sus tesistas trabajan en una andadera y una silla de ruedas geriátricas. “Mecánicamente son un reto mayor por el peso que se le puede aumentar, que no debe ser mucho, para que el adulto mayor transporte su silla y andadera, además de subir y bajar escaleras”. El diseño de la silla, dijo, debe permitir diversas posicio­nes con el objetivo de que el usuario, que pasa mucho tiempo sentado, esté lo más cómodo posible y evite tanto llagas como cansancio. De los sockets ya se hicieron prototipos y en el corto plazo podrían ponerse a la venta, agregó.

Prueba y error

Dos tesistas más, con tutela de Espinosa, trabajan en prótesis de discos interver­tebrales. Como en el mundo no hay claridad en los criterios de diseño para que sean lo más naturales posible (se ha laborado con base en prueba y error), Epifanio Vargas (doctorado) analiza los aspectos que deben cumplirse.

No sólo tienen que quitar el dolor sino también ser fáciles de insertar en cirugías que pueden ser riesgosas. Además, no se piensa únicamente en una mejor calidad de vida del paciente, sino en reducir la probabilidad de fallos en una operación invasora y complicada.

Dafne Arellano (maestría) realiza una valoración comparativa de opciones comerciales. Como no se tiene acceso a enfermos en los que se pongan y quiten discos intervertebrales, se hacen pruebas de manera virtual. Con los resultados obtenidos por Dafne, Epifanio sabrá qué criterio cumplir para un mejor diseño.

Del mismo grupo, pero dirigidos por Jesús Manuel Dorador, otros tesistas se ocu­pan en la detección de señales mioeléctricas para un mejor control de la prótesis. Otro dispositivo en desarrollo es una órtesis para personas con inmovilidad en los dedos porque sufrieron daño en nervios.

Se trabaja también en un bipedestador. Hay quienes por problemas de articulacio­nes y como parte de su terapia necesitan estar de pie; este artefacto ayuda a forta­lecer piernas y a mantenerse erguidos. Se trata de una propuesta en etapa inicial.

Niños mexicanos obtienen segundo lugar en torneo de robótica de la NASA

Niños mexicanos obtienen segundo lugar en torneo de robótica de la NASA
En La Crónica de Hoy

Los niños que participaron en el torneo denominado International Air and Space Program (IASP) 2013, que organiza la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), obtuvieron el segundo lugar con su robot Hubble M-3, para la misión de colonizar el planeta Marte.

El robot, que fue calificado por especialistas e ingenieros de dicha agencia espacial, obtuvo las calificaciones de muy bueno en su armado, así como una valoración positiva en el desarrollo del marco de investigación para su construcción, cuyo diseño es similar al que se utiliza en la NASA.

Los jóvenes recibieron algunas recomendaciones para mejorar el Hubble M-3, entre los que destacan integrarle comandos de voz para recibir órdenes e implementar un sistema más sensible para realizar misiones con una mayor cantidad de obstáculos.

Los tres pequeños, de entre 12 y 14 años, dijeron sentirse muy satisfechos con su trabajo porque compitieron frente a grupos integrados por chicos de mayor edad, además de sentirse motivados para continuar con sus estudios y desarrollar tecnologías como las que se desarrollan en la NASA.

En su viaje a las instalaciones de la agencia espacial, los chicos convivieron con investigadores en la materia, como el especialista en el desarrollo de misiones análogas de entrenamiento, Marc Reagan, así como con el astronauta John David Bartoe, quien les contó sus experiencias en el espacio.

Los jóvenes mexicanos, que actualmente cursan la secundaria y son alumnos de la comunidad denominada Robotix, recibieron como premio dos becas con todos los gastos pagados para participar en el torneo IASP del próximo año.

Desarrollan alumnos del Cecyt 3 mano biónica con movimientos básicos

Desarrollan alumnos del Cecyt 3 mano biónica con movimientos básicos
En la gaceta del Instituto Politécnico Nacional Año XLIX, Vol. 15, Núm. 1039

Con el objetivo de ayudar a las personas que han perdido un brazo, cuatro estudiantes de nivel medio superior del Instituto Politécnico Nacional desarrollaron un prototipo de mano biónica de bajo costo, que realiza movimientos básicos como abrir, cerrar, subir y bajar.

Los autores son: Frida Abigail Figueroa López, Edgar Iván Bautista Vigil, Misael Miguel Mirón González y Ángel Erick Ramos Patiño, alumnos del Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos (Cecyt) 3 “Estanislao Ramírez Ruiz”, quienes con este dispositivo obtuvieron el segundo lugar en la categoría Eléctrica y Electrónica en el XXIII Concurso Premio a los Prototipos 2013, organizado por la Dirección de Educación Media Superior del Instituto Politécnico Nacional.

Los jóvenes aclararon que “este prototipo está especialmente diseñado para personas que no tienen un brazo y cumple con la función de una prótesis capaz de sostener y manejar herramientas como martillos, desarmadores y tornillos, entre otros objetos”.

Para probarlo, los estudiantes politécnicos colocaron conductores eléctricos en el brazo de una persona, donde se desprendieron señales análogas y, mediante una placa electrónica, las convirtieron en digitales para enviar una orden al dispositivo biónico que se mueve con dos motorreductores.

“Se debe conocer el funcionamiento del cuerpo humano. Cuando nosotros hacemos un movimiento o aplicamos una fuerza, el cerebro envía una señal a los músculos que se interpreta como un voltaje, pero es tan pequeño que para recuperarlo necesitamos colocar a los electrodos un gel para producir una mayor conductividad entre la piel y los músculos”, indicaron.

Refirieron que los electrodos se conectan a un grupo muscular específico, de acuerdo con el movimiento que se quiera imprimir; en este caso, el dispositivo puede abrir y cerrar los dedos en un movimiento de
pinza.

“Se hace el esfuerzo, se envía el voltaje a través de los electrodos y de ahí la señal pasa al circuito electrónico conectado a la mano biónica, cuyos motores responden con el movimiento que ordenó el cerebro”, aseguraron.

Para elaborar el circuito controlador, los escolares del sexto semestre de la carrera de Técnico en Manufactura Asistida por Computadora utilizaron un amplificador de señal mioeléctrica, la cual es depurada por un filtro pasa altas y bajas y está conformado por varios amplificadores operacionales con diversos valores de resistencia y capacitancia.

Subrayaron que cada persona tiene una  estática diferente y para conocer el voltajecon el que funciona la mano biónica será necesario estudiar las señales de manera personal y ajustar el comparador de referencia, que es una resistencia mediante la cual es posible variar los voltajes de acuerdo con la intensidad de señal cerebral que emite cada ser humano.

Desarrollan exoesqueleto que potencia fuerza de piernas

Desarrollan exoesqueleto que potencia fuerza de piernas
Nota publicada en la Crónica de Hoy (30 Septiembre 2013)

Con financiamiento del gobierno mexicano y francés, investigadores nacionales trabajan en la construcción de un exoesqueleto que potencie la fuerza, precisión y velocidad en los movimientos de las piernas.

Con el exoesqueleto sus creadores buscan ayudar a las personas con parálisis en las extremidades inferiores o problemas de cadera a recuperar la movilidad; aunque el desarrollo también podría servir para realizar tareas de salvamento o trabajo pesado en la industria.

El exoesqueleto es una auténtica armadura metálica que se coloca sobre el cuerpo y reproduce el funcionamiento del sistema locomotor. Una de sus bondades es que permite al usuario cargar más peso del que soportaría de manera natural.

El proyecto es liderado por el doctor Rogelio Lozano Leal, director general de la Unidad Mixta Internacional (UMI) Francia-México, cuya sede se encuentra en las instalaciones del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), donde también se asienta el Laboratorio Franco-Mexicano de Informática y Automática.

En el desarrollo del exoesqueleto participan especialistas en las áreas de control automático, mecánica, electrónica y programación; entre ellos Hipólito Aguilar Sierra y Ricardo López Gutiérrez, maestros en Control Automático de la UMI.

El primero desarrolla un robot especializado en cadera y extremidades inferiores, mientras que su colega trabaja en propuestas para el tobillo y la pierna.

Los investigadores explican que el exoesqueleto podría ser de gran utilidad en la industria pues un empleado podría cargar una gran cantidad de material sin lesionarse o sufrir algún accidente, gracias a un sistema neumático.

Por otra parte, el usuario también podría realizar tareas que demanden de mucha precisión, con apoyo del sistema electrónico de esta armadura.

Con respecto a las actividades de salvamento, el exoesqueleto podría marcar la diferencia al atender zonas de desastre, en donde se requiere mover una gran cantidad de comida y medicinas.

De acuerdo con los investigadores, el exoesqueleto será capaz de auto programarse de acuerdo con el peso y masa corporal del usuario.

Por parte de México, los recursos económicos para financiar el proyecto corren a cargo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), mientras que el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) aporta el financiamiento por el país europeo.

El exoesqueleto será patentado por el equipo del doctor Lozano Leal, quien no descarta buscar socios comerciales para financiar el proyecto.

Robot de búsqueda en zonas de desastre

Robot de búsqueda en zonas de desastre
Por Laura Romero en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 547

Un equipo de profesores y alumnos de la Facultad de Ingeniería desarrolla un robot de búsqueda en entornos de desastre, capaz de colaborar en las actividades de localización y rescate de víctimas en situaciones de sismo, explosión, inundación o incendio.

Los universitarios, dirigidos por Yukihiro Minami Koyama, trabajan para contar con una máquina capaz de moverse, preferentemente de forma autónoma, que pueda navegar por sí misma y que no sólo sea capaz de detectar a las víctimas, sino también de interactuar con ellas.

Hasta el momento, explicó el académico, no hay en el mundo un artefacto registrado que colabore realmente con los equipos de rescate en tareas de este tipo.

Participación en la RoboCup

La idea del proyecto surgió de una inquietud estudiantil por participar en la RoboCup, iniciativa internacional que pretende el avance de la inves­tigación en robótica por medio de competencias de futbol, con la meta de que en 2050 un equipo de robots humanoides sea capaz de ganarle al campeón mundial de la especialidad. Aunque ya se pueden comprar, los robots antropomórficos son costosos y su precio es de unos 20 mil euros.

Por ello, el profesor sugirió a sus alumnos incursionar en la Liga de Rescate del propio torneo. Les fue más atractiva la idea, sobre todo porque se trata de máquinas utilitarias desde el punto de vista social. “Solicitamos financiamiento por medio de los proyectos PAPIIT y nos otorgaron el apoyo”, comentó Minami Koyama.

De entrada, el propósito es cumplir con la reglamentación de la liga y participar en representación de la UNAM en la RoboCup del próximo año, a efectuarse inmediatamente después del Mundial de Futbol, en la ciudad de João Pessoa, Brasil.

Para ello, ya tiene el diseño del robot, que está en proceso de fabricación: medirá 80 por 60 centímetros y contará con dos orugas motrices, cuatro apéndices parecidos a brazos que le ayudarán a estabilizarse y en la locomoción en escombros. Con ellos se auxiliará no sólo para trepar, sino además para bajar escaleras.

Asimismo, tendrá un brazo manipulador que extendido alcanzará más de un metro, con sensores de calor y cámaras de video para buscar en zonas altas. “Se pretende que, si encuentra una víctima en lugares difíciles de acceder, sea capaz de proporcionarle medicamentos o agua”, dijo.

Se le colocará una cámara Kinect (sensor de visión con detección de profundidad, útil para saber a qué distancia está la persona) y micrófonos tipo antena parabólica, para captar cualquier ruido de manera más clara. Por último, tendrá sensores de bióxido y monóxido de carbono, precisó.

Para lograr que sea ligero, en su manufactura se empleará aluminio, excepto en los ejes, que son de acero para soportar la tracción. Las cadenas son de bicicleta, las orugas de lámina de aluminio y neopreno y la cubierta plástica de PVC espumado; algunas partes más son de acrílico.

Por ahora se trabajará a control remoto inalámbrico, aunque se pretende que más adelante el robot sea autónomo. La comunicación Wi-Fi se hará con dos computadoras, una a bordo y la otra en los controles.

La meta

En el certamen, el objetivo será encontrar mani­quíes que muevan los brazos o la cabeza, algunas víctimas en zonas difíciles de acceder, huecos o pendientes pronunciadas. De acuerdo con la localización y la dificultad, se otorgarán puntos. Las máquinas que trabajan autónomamente obtienen más puntuación. El robot mejor calificado gana la competencia.

El equipo de la UNAM, conformado por ingenieros mecánicos, mecatrónicos, eléctrico-electrónicos y en computación, pretende incursionar en la parte realista, “en la socialmente necesaria, que es la búsqueda de víctimas reales”, apuntó Yukihiro Minami.

Opciones actuales

Hoy en día, para la localización de víctimas sepultadas se usan perros entrenados, que las detectan por medio del olfato e incluso discriminan entre el olor de una persona viva o muerta.

“Dado que las ratas tienen buen olfato, se nos ocurrió que una posibilidad es entrenarlas y confinarlas en el robot junto con algo parecido a una tablet; así, al pisar una pantalla tipo touch screen podrían dirigir la máquina hacia las víctimas y señalarlas.”

Otra forma es usar sistemas microelectrome­cánicos (MEMS) para crear sensores de olfato con nanotecnología que puedan detectar el olor de seres humanos vivos. Aunque es complicado cap-tar aromas del susbuelo, ésta sería otra opción.

Una tercera es fabricar un ejército de robots pequeños, capaces de entrar en los huecos u orificios que quedan en los escombros, de moverse en pendientes y que se distribuyan para hacer la búsqueda.

Mientras tanto, los jóvenes se capacitan e, incluso, se titulan u obtienen el grado, de licen­ciatura o maestría, finalizó el universitario.

Robótica marina, un proyecto de instituciones mexicanas y francesas

Robótica marina, un proyecto de instituciones mexicanas y francesas
Por Redacción en Campus Milenio

El minisubmarino es un sistema autónomo de navegación que puede detectar fugas en ductos petroleros o fisuras en cortinas hidroeléctricas. Además, tiene aplicación en diversas áreas estratégicas del mundo acuático, por ejemplo, monitoreo, supervisión y observación de zonas marítimas.

El objetivo del trabajo de investigación, financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS), es desarrollar robots acuáticos con capacidad de navegar en forma autónoma bajo el agua. Los minisubmarinos se pueden expandir a mayor tamaño o con adaptaciones especiales.

“Podemos colocar sensores adicionales, rediseñar y transformar, casi de inmediato, según los requerimientos del cliente. Tenemos toda la cadena de valor de un producto, es decir, desde la colocación de un elemento básico hasta los algoritmos más complejos para que el prototipo funcione”, informó Jorge Torres, investigador del SNI, nivel II.

El investigador aseguró que este desarrollo tecnológico está inscrito en los trabajos de robótica marina realizados por la Unidad Mixta Internacional (UMI), integrada por el gobierno mexicano en coordinación con el gobierno francés.

Crean sistema mecatrónico móvil para detectar incendios forestales

Crean sistema mecatrónico móvil para detectar incendios forestales
Nota publicada en la Gaceta del Instituto Politécnico Nacional Año XLIX, Vol. 15, Núm. 1032 (Septiembre 2013)

Ante el peligro que representan los incendios forestales en México, particularmente durante la época de estiaje, alumnos del Instituto Politécnico Nacional construyeron un sistema mecatrónico que permite detectar el fuego y envía una alerta a una central de monitoreo para que las autoridades correspondientes puedan extinguirlo en la fase inicial.

Ezequiel Díaz Ávila, Juan Carlos Reyes Andrade y Francisco Daniel Santander Pérez, estudiantes de la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas (UPIITA), artífices del prototipo, consideraron necesaria la generación de tecnología aplicada orientada a resolver los problemas más significativos de distintos sectores.

Explicaron que el Sistema Mecatrónico Móvil para Detectar Incendios Forestales lo diseñaron con la idea del cuidado ambiental; por ello no descartan la posibilidad de realizarle mejoras y posteriormente establecer mecanismos de vinculación con las autoridades para utilizarlo en las zonas en donde se registra el mayor número de incendios cada año.

Los educandos de la carrera de Ingeniería Mecatrónica señalaron que el dispositivo puede localizar y rastrear incendios forestales mediante la aplicación de técnicas de visión artificial; además, fue acondicionado para transitar por distintos tipos de terreno.

Detallaron que el sistema móvil es inalámbrico y se puede trasladar en áreas abiertas; cuando detecta llamas a través de la visión artificial y percibe temperaturas de hasta 200 grados centígrados a través de sus sensores, en ese momento envía una señal al centro de control en donde se monitorea lo que suceda en campo.

Luego de detectar altas temperaturas, el Sistema Mecatrónico Móvil para Detectar Incendios Forestales se posiciona en un nuevo sitio para ponerse a salvo de cualquier daño.“En una zona en donde hace mucho calor y tomando en cuenta que el prototipo es de metal, la temperatura de éste puede subir hasta 50 grados. Cuando sobrepasa ese nivel es porque hay una fuente de calor considerable y envía la señal al centro de monitoreo”, indicaron.

Los politécnicos destacaron que la comunicación que mantiene el dispositivo de manera permanente con la central de monitoreo se ejecuta mediante un software de su autoría.

Añadieron que este programa le permite trabajar de manera autónoma y estar siempre en contacto con varias computadoras conectadas en red. Mencionaron que el prototipo funciona con dos baterías recargables de 12 voltios que consumen entre las dos un promedio de 10 amperes. Tienen una duración continua de entre 8 y 10 horas, pero con el propósito de convertirla en una tecnología sustentable, los jóvenes creadores planean posteriormente incorporar una fotocelda.

Ciencia e imaginación en el Club de Robótica

Ciencia e imaginación en el Club de Robótica
Nota publicada por Guadalupe Lugo en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 539 (Agosto 2013)

A pesar del bajo presupuesto que se destina a ciencia y tecnología, así como el reducido número de desarrolladores de robótica en el país, alumnos mexi­canos, en particular de la UNAM, han desempeñado un papel relevante en competencias nacionales e internacio­nales en este rubro.

Jóvenes de la Facultad de Ingeniería de esta casa de estudios cuentan con un área destinada a la investigación y desarrollo de prototipos y activida­des; se trata del Club de Robótica de esa entidad (Crofi), cuyo objetivo es incentivar y motivar su participación, incluidos los bachilleres.

Microcomputadoras

Rubén Anaya García, académico de Ingeniería, indicó que la instancia cuenta, además, con el Laboratorio de Microcom­putadoras, otro espacio dedicado a la robótica educativa, donde los estudiantes disponen de los equipos para desplegar su talento.

Tanto en el Crofi como en el la­boratorio se cuenta con herramientas especializadas para trabajar en prototipos y simulaciones.

El club se instituyó hace más de 15 años, “para brindar una visión más tangible a los conocimientos adquiridos en la carrera y lograr una cultura en la materia”.

Dicha inquietud surgió en 1997, a iniciativa de un grupo de ingenieros en computación que se percataron de la falta de proyectos que acercaran a los alumnos a ese mundo. Desde entonces, sus integrantes se han dedicado a impulsar la crea­ción de autómatas, orientados primordialmente a concursos nacionales y a alentar el interés por la ciencia y la tecnología.

“El propósito es que los jóvenes ocu­pen el tiempo disponible de sus materias curriculares a este plan, de tal manera que podamos formar equipos representativos de la Facultad de Ingeniería y de la UNAM en torneos nacionales e internacionales”, comentó Anaya García.

 

Distintas especialidades

A esos espacios universitarios acuden ingenieros en computación, mecatróni­cos, electrónicos o geólogos, además de diseñadores gráficos, filósofos, arquitectos, incluso alumnos de la Escuela Nacional Preparatoria y del Colegio de Ciencias y Humanidades, interesados en la creación de prototipos.

Países como Japón nos aventajan en este ámbito, pero “tratamos de adaptarnos a las nuevas tendencias. En la Facultad se imparte más conocimiento relacionado con la programación y el empleo de plataformas; sin embargo, nuestra tarea es lograr inven­ciones a partir de cero”, dijo.

Cada semestre, el Crofi y el laboratorio atienden a unos 300 estudiantes. Además, se imparten cursos intersemestrales para prepararlos en cuestiones básicas de electrónica, diseño de circuitos impresos, robótica básica y avanzada, microcontro­ladores y programaciones de lenguaje de alto nivel, entre otros.

Esas actividades tienen un costo de recuperación y están abiertas a internos y externos. “El objetivo es difundir lo que cono­cemos en esa área para fomentar la práctica y enseñanza de las aplicaciones.

“Con el uso de microcontroladores básicos hacemos inducción a la robótica por medio de ejercicios sencillos, para que los alumnos comprendan cómo di­señar un prototipo que cumpla una tarea específica, cómo seguir una línea lo más fiel posible y concluir el recorrido en el menor tiempo”, ejemplificó.

Integrantes de la Facultad de Ingeniería han participado en competencias interna­cionales como Robogames y Chibótica, con buenos resultados con robots seguidores de línea y de laberinto.

Despertar vocaciones

Con ese proyecto también se pretende despertar vocaciones entre jóve­nes de bachillerato y secundaria, mediante la manufactura de prototipos básicos, diseñados con motores de juguetes que ya no sean funcionales. “Les ponemos ojos para que puedan ver, o sensores de tacto para esquivar objetos. Hemos tenido buena aceptación”, indicó.

A partir de esas simulacio­nes, se deriva el conocimiento y experiencia para que puedan diseñar autómatas más avanza­dos, como los creados por los universitarios que participaron en la RoboCup 2013 y en el Certamen Latinoamericano de Robótica, concluyó.

En el laboratorio se preparó a las alumnas Mitzi Gretta Cruz Jaimes, Verónica Aleydis Anaya Román y Lisette Castro Gó­mez, parte del grupo de universitarios que compitieron en la RoboCup 2013, dentro de la categoría CoSpace Rescue.