Robot para inspeccionar líneas eléctricas de alta tensión

Inspeccionar de manera directa líneas eléctricas de alta tensión puede ser peligroso, tanto por el riesgo de sufrir una descarga eléctrica como por el de una caída desde las alturas.

Por eso, recurrir a robots especializados permite ahorrarles muchas de las tareas más peligrosas a los operarios humanos.

 

Un nuevo robot para este tipo de tareas ha sido desarrollado recientemente. Se trata del SkySweeper, equipado con "codos" motorizados y "manos" en forma de pinza, que le permiten asirse a los cables y avanzar por ellos.

El SkySweeper es obra del equipo de Nick Morozovsky en el Laboratorio de Robótica Coordinada de Tom Bewley, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos.

El robot es capaz de buscar desperfectos en el tendido eléctrico y localizar otras anomalías que requieran reparación.

Pero quizás lo más importante de este robot es que está hecho de componentes electrónicos comunes y asequibles, así como de piezas de plástico fabricadas a bajo costo mediante una impresora 3D. Esto hace a SkySweeper mucho más barato que otros robots usados actualmente para inspeccionar líneas eléctricas.

Los robots actuales dedicados a dichas inspecciones tienden a ser grandes, complejos y costosos. Las compañías eléctricas también pueden usar helicópteros, con piloto o guiados por control remoto, equipados con sistemas que captan imágenes infrarrojas para inspeccionar las líneas.

 

Sin embargo, recurrir al SkySweeper es una opción mucho más simple y económica.

SkySweeper podría además ser equipado con bobinas de inducción que le permitirían obtener energía de la propia línea de alta tensión, haciendo posible que este singular robot pudiera estar en activo durante semanas o meses seguidos.

Al robot también se le podría instalar una cámara que transmitiría imágenes a un equipo de inspección.

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Gestión vía software en vez de por hardware para la memoria caché multinúcleo

En los ordenadores actuales, transferir datos hacia y desde la memoria principal consume tanto tiempo y energía que los microprocesadores tienen bancos de memoria propios conocidos como "cachés", que son pequeños, operan a alta velocidad y son usados para almacenar los datos a los que se accede con mucha frecuencia.

Tradicionalmente, se ha administrado la memoria caché usando algoritmos muy simples cuya programación puede estar fijada en los chips.

Sin embargo, en el siglo XXI, para poder satisfacer a los consumidores en sus expectativas de ver aumentar constantemente la potencia de computación, los fabricantes de chips han tenido que comenzar a dotar a estos de cada vez más núcleos, o unidades de procesamiento.

Y a medida que esta cantidad crece, la administración de la memoria caché se vuelve mucho más complicada.

El equipo de Daniel Sánchez y Nathan Beckmann, del Departamento de Ingeniería Electrónica y Ciencias de la Computación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, ha decidido que ya es hora de que la caché sea gestionada por software, y a tal fin ha desarrollado un nuevo sistema, llamado Jigsaw, que monitoriza los cómputos realizados por un chip multinúcleo y administra la memoria caché en concordancia con esos cómputos.

En experimentos que simularon la ejecución de cientos de aplicaciones en chips de 16 y 64 núcleos, Sánchez y Beckmann constataron que Jigsaw es capaz de acelerar la ejecución en un 18 por ciento como promedio, alcanzando mejoras de más del doble en algunos casos, y a la vez reducir el consumo de energía en hasta un 72 por ciento.

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Percibir con el tacto cosas microscópicas

Palpar algo puede ayudarnos a hacernos una idea más clara de cómo es. Sin embargo, el tamaño siempre ha sido una barrera imposible de franquear. Pero, ¿y si mediante un microscopio y una técnica especial pudiéramos lograr tocar y sentir las estructuras microscópicas que están debajo de la lente?

En lo que constituye un logro que podría marcar el comienzo de una nueva era en la exploración del universo de lo microscópico, el equipo de Cécile Pacoret y Stéphane Régnier, del Instituto de Sistemas Inteligentes y Robótica, adscrito a la Universidad Pierre y Marie Curie en Francia, ha presentado una nueva técnica que permite a los usuarios de microscopios manipular muestras usando una tecnología conocida como "pinzas ópticas hápticas".

Uno de los retos del desarrollo de esta técnica fue detectar fuerzas del orden de los piconewtons y amplificarlas lo suficiente como para permitir que operadores humanos percibieran con el tacto interacciones que nunca antes habían experimentado, tales como fenómenos de adhesión microscópica, inercia extremadamente baja, y dinámica de alta frecuencia que es propia de los objetos minúsculos y que incluye por ejemplo al movimiento browniano. El diseño de pinzas ópticas para obtener con alta calidad una percepción táctil del contacto, y poder ejercer una manipulación acorde con las circunstancias, fue todo un reto, dadas las exigencias de una sensibilidad y estabilidad dinámica muy altas.

Poder tocar y sentir con el tacto las estructuras microscópicas que están debajo de la lente de un microscopio es una proeza científica que está comenzando a lograrse gracias a la imaginativa aplicación de una técnica especial. (Imagen: Recreación artística por Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

La capacidad de usar el tacto como herramienta para poder explorar, diagnosticar y hasta hacer algunas operaciones de ensamblaje de elementos de diversas clases, que van desde sensores hasta componentes biomédicos, incluyendo a células, bacterias, virus, y proteínas, constituye todo un avance para los laboratorios. Estos objetos microscópicos son frágiles, y sus dimensiones hacen que sea difícil percibirlos mediante un microscopio. Si esta herramienta puede ayudar a incorporar el sentido del tacto a la operación de muestras microscópicas, no sólo mejorará la eficiencia, sino también expandirá la creatividad científica.

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Planetas cuyo año dura menos que un día terrestre

Mientras que la Tierra tarda poco más de 365 días en dar una vuelta a nuestro Sol, un planeta situado a unos 700 años-luz de nosotros da una vuelta entera a su estrella en unas 8 horas y media, el tiempo aproximado de una jornada de trabajo, o de una buena noche de sueño.

Este planeta, descubierto por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, tiene un tamaño similar al de la Tierra y se llama Kepler 78b. Su periodo orbital tan breve (uno de los más breves detectados hasta la fecha) implica obviamente una gran cercanía a la estrella en torno a la cual gira. El radio orbital del planeta es de apenas unas tres veces el radio de su estrella, y los científicos han estimado que las temperaturas en su superficie pueden superar los 2.700 grados centígrados (unos 5.000 grados Fahrenheit). En un ambiente tan abrasador, la capa superior del planeta probablemente esté derretida por completo, creando un enorme océano de lava.

Lo más meritorio del estudio sobre este planeta es que los científicos fueron capaces de detectar la luz emitida por éste. Es la primera vez que se logra hacer esto con un exoplaneta tan pequeño como Kepler 78b. Esta luz, si se capta con más detalle mediante telescopios más potentes, podría dar a los científicos información detallada sobre la composición de la superficie del planeta y sus propiedades reflectantes.

Kepler 78b está tan cerca de su estrella que los científicos esperan poder medir su influencia gravitacional sobre ella. Esa información se podría usar para medir la masa del planeta, lo que haría que Kepler 78b se convirtiera en el primer exoplaneta de tamaño similar de la Tierra cuya masa es conocida con suficiente certeza.

Pero por si 8 horas y media no parece un periodo orbital lo bastante breve de un planeta alrededor de su estrella, en un estudio separado, miembros de ese mismo grupo, junto con otros investigadores del MIT y otras instituciones, observaron a KOI 1843.03, un exoplaneta no conocido hasta entonces que tiene un período orbital aún más corto: tan sólo 4 horas y 15 minutos. El grupo, dirigido por el físico Saul Rappaport, determinó que para que el planeta mantenga una órbita tan cercana alrededor de su estrella, tendría que ser increíblemente denso, compuesto casi por completo de hierro, porque de lo contrario las enormes fuerzas de marea de su estrella lo despedazarían.

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Hacia los robots blandos hechos con geles acuosos

Una nueva técnica es capaz de crear dispositivos hechos en buena parte de hidrogeles y que pueden torcerse a voluntad, hasta el punto de poder ser utilizados como pinzas o dedos robóticos con los que coger, manipular y soltar objetos. La técnica promete impulsar de forma crucial el desarrollo de “robots blandos”. Entre las aplicaciones de estos robots, destacan las biomédicas; robots minúsculos de esta clase podrían realizar tareas importantes dentro del cuerpo humano.

El avance tecnológico conseguido por Michael Dickey, Orlin Velev, Etienne Palleau y Daniel Morales, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, constituye un importante paso en el camino hacia robots blandos capaces de emular a sistemas biológicos y de trabajar en ambientes acuosos.

La nueva técnica se basa en el uso de hidrogeles, los cuales son geles con base acuosa compuestos por agua y un pequeño porcentaje de polímeros. Los hidrogeles son elásticos, translúcidos, y, en teoría, biocompatibles.

Los investigadores encontraron una manera de modificar secciones de un hidrogel eléctricamente, por medio del uso de un electrodo de cobre para inyectar iones de cobre con carga eléctrica positiva dentro del material. Esos iones se enlazan a puntos con cargas negativas en la red polimérica dentro del hidrogel. El resultado es, a grandes rasgos, que las moléculas de los polímeros se enlazan entre sí, haciendo más rígido al material. Los investigadores pueden seleccionar zonas específicas con los electrodos para crear una sección de material endurecido dentro del hidrogel. Dicha sección puede tener patrones de rigidez y maleabilidad muy específicos. Los patrones resultantes son estables durante meses en el agua.

Las uniones entre las moléculas de los biopolímeros y los iones de cobre también tiran de las cadenas moleculares, acercándolas, causando que el objeto hecho de hidrogel se doble. Y cuantos más iones de cobre se inyectan en el hidrogel al hacer pasar corriente a través de los electrodos, más se dobla el objeto hecho de hidrogel.

Los investigadores fueron capaces de aprovechar el incremento de la rigidez y la capacidad de doblarse en áreas específicas para hacer que un simple trozo de hidrogel, con la forma adecuada, sea capaz de abrirse y cerrarse como unas pinzas o dedos y gracias a ello pueda manipular objetos. Un ejemplo de esto lo constituye una pieza en forma de V, creada por los investigadores. Cuando se inyectan iones de cobre en la base de la V, la pieza hecha de hidrogel se flexiona cerrándose sobre un objeto como si la pieza fuese un par de pinzas blandas. Al inyectar iones en el lado de atrás de la pieza, esta se endereza, por lo que abandona su forma de pinzas cerradas y libera el objeto.

Una de las aplicaciones que la nueva técnica puede tener a corto plazo es administrar fármacos en puntos muy específicos del interior del cuerpo humano, lo que exige que un vehículo portador, en el caso ideal un robot blando, circule hasta el sitio exacto y allí libere su carga farmacológica. Otra aplicación potencial a corto plazo es la construcción de andamios para crecimiento celular en horizontal y en vertical. Tales andamios son comparables en su función básica a los usados para construir o reparar un edificio. Convenientemente distribuidas por el andamio, las células allí depositadas crecen, en función de los espacios disponibles, y así, como si de un molde se tratase, el andamio apropiado puede promover la regeneración de una masa de tejidos demasiado compleja como para que se regenere espontáneamente en la forma tridimensional óptima.

La tecnología "blanda" es un campo muy prometedor. El propio Dickey cuenta ya con una interesante gama de desarrollos previos en ese terreno. Sobre uno de los más fascinantes, el de las antenas blandas, los redactores de NCYT de Amazings ya escribimos un artículo (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/270110e.html) que se publicó el 27 de enero de 2010. Estas singulares antenas son capaces de doblarse intrincadamente hasta adoptar la forma más adecuada para recibir y emitir en la frecuencia escogida. Y sus aplicaciones prácticas potenciales son numerosísimas.

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Modificar el estado de ánimo de una persona aplicando ultrasonidos en su cráneo

Las vibraciones ultrasónicas aplicadas al cerebro, mediante un dispositivo que se coloca en la cabeza, pueden afectar al estado de ánimo, según ha descubierto un equipo de investigación de la Universidad de Arizona en Tucson, Estados Unidos.

El descubrimiento podría conducir a nuevos tratamientos para algunos trastornos psicológicos.

El equipo del Dr. Stuart Hameroff ha constatado que las ondas ultrasónicas aplicadas a áreas específicas del cerebro, parecen alterar el humor de los pacientes, por lo que ya está en marcha una línea de investigación orientada al posible uso futuro de esta técnica para tratar problemas como la depresión y la ansiedad.

Hameroff comenzó experimentando la técnica consigo mismo. La primera vez que se aplicó el ultrasonido, durante 15 segundos, presionando el dispositivo emisor contra su cabeza, no sintió ningún cambio en aquel momento. Sin embargo, cerca de un minuto después, "me empecé a sentir como si me hubiera tomado un Martini", confiesa.

Estuvo así, de muy buen humor, durante un periodo de entre una y dos horas.

Consciente de que su experiencia podría ser simplemente un efecto placebo, derivado de su expectativa de experimentar un cambio, Hameroff se propuso probar debidamente el tratamiento con un ensayo clínico.

Con la autorización del hospital y del comité de investigación, así como del consentimiento informado de cada paciente, Hameroff y sus colegas aplicaron ultrasonido transcraneal a 31 pacientes aquejados de dolor crónico, en un estudio en el que ni el médico ni los pacientes sabían si la máquina de ultrasonido estaba encendida o apagada.

Los pacientes informaron de una mejora en su estado de ánimo hasta 40 minutos después del tratamiento con el aparato en marcha. En cambio, no experimentaron ninguna mejora cuando la máquina estaba apagada.

Después de obtener estos prometedores resultados preliminares en pacientes con dolor crónico, Hameroff y sus colegas se propusieron investigar si la estimulación ultrasónica transcraneal podría mejorar el estado de ánimo en un grupo mayor de voluntarios sanos.

Jay Sanguinetti y John Allen, de la misma universidad, han realizado un estudio de seguimiento del tratamiento con ultrasonido en un grupo de voluntarios integrado por estudiantes de psicología de la Universidad de Arizona, registrando signos vitales como frecuencia cardíaca y frecuencia respiratoria. Han determinado que un tratamiento a 2 megahercios durante 30 segundos es el más capaz de producir un cambio positivo en el estado de ánimo de los pacientes.

Ya se trabaja en la idea de fabricar un aparato comercial basado en este hallazgo.

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Nuevo dispositivo capaz de alterar la luz de un modo inusual

Un grupo de físicos ha demostrado que pueden modificar la intensidad, fase y polarización de haces de luz, en longitudes de onda tanto visibles como invisibles para el ojo humano, utilizando un diseño comparable a un holograma y que incluye estructuras nanométricas especiales. El singular dispositivo controla la intensidad, fase y polarización de la luz, de maneras que abren caminos hacia muchas aplicaciones en la óptica.

La fase describe cómo dos ondas se interfieren, reforzándose o contrarrestándose entre sí dependiendo de cómo sus crestas y valles se superpongan; la polarización describe la dirección de las vibraciones de la luz; y la intensidad es el brillo.

Ésta es la primera vez que se diseña un dispositivo sencillo que controle él solo y de modo simultáneo estas tres propiedades fundamentales de la luz.

Como prueba de concepto, el equipo de Patrice Genevet, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS), adscrita a la Universidad de Harvard, y ubicada en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, ha usado el aparato para crear un estado inusual de la luz llamado haz polarizado radialmente, que, debido a que se puede enfocar muy bien, es importante para aplicaciones como litografía de alta resolución y para capturar y manipular partículas pequeñas tales como virus.

Cuando la luz está polarizada radialmente, este inusual haz se manifiesta como un anillo de luz muy intenso con una zona oscura en el centro.

Izquierda: Componente holográfico del dispositivo. Un haz láser es transformado parcialmente en un haz polarizado radialmente a medida que atraviesa el dispositivo. Derecha: Representación digital de corte transversal de haz de luz. Las flechas azules indican la polarización radial. (Imágenes: Cortesía de Federico Capasso)

Genevet trabaja en el laboratorio de Federico Capasso. El grupo de investigación de Capasso se ha centrado en los últimos años en la nanofotónica (la manipulación de la luz a escala nanométrica) con el objetivo de crear haces de luz con propiedades exóticas, así como efectos inusuales resultantes de la interacción de la luz con materiales nanoestructurados.

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