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La levitación magnética podría sustituir a los robots en las fábricas


Exposición de robots en Japón 2011

La tecnología desarrollada conocida como maglev permite manipular materiales frágiles, blandos o pegajosos, para la construcción de objetos biomiméticos.

Mientras que en las líneas de ensamblajes han sido el estándar de oro en más de un siglo en la fabricación, y han procesado de todo, desde Modelo T para computadoras tablet, un aspecto de su funcionamiento se ha mantenido constante: la necesidad de una mano, robótica o humana, para manipular objetos .

Anand Bala Subramaniam, un becario postdoctoral en química y biología química de la Universidad de Harvard, podría hacer que eso cambie muy pronto. Junto a un equipo de trabajo, ha desarrollado un sistema para el uso de levitación magnética, o maglev, tecnología para manipular materiales no magnéticos, lo cual permite potencialmente el uso de materiales que son demasiado frágiles para los métodos de fabricación tradicionales.

El sistema se describe en un documento del 25 de agosto, publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. El autor señala que "lo que hemos demostrado en este trabajo es un método sin contacto para la manipulación de objetos. Uno convencional para la fabricación es comenzar con componentes simples que son fáciles de fabricar, que luego se ensamblan en objetos más complejos."

Típicamente, los brazos robóticos captan los componentes y tuercen o se convierten en ellos durante el proceso de montaje. Eso funciona muy bien para los objetos duros. Pero los materiales blandos y pegajosos, que son de interés para la construcción de objetos biomiméticos, podrían ser fácilmente dañados.

A pesar de sus posibles aplicaciones de alta tecnología, el sistema descrito en el documento es sorprendentemente simple, que consiste en dos imanes permanentes similares a los que a menudo se encuentran en los refrigeradores.

"Esto trae la tecnología de levitación magnética en el uso diario", dijo Subramaniam. "Ahora podemos empezar a experimentar con métodos para hacer este sistema más complejo, con la adición de los servos", o dispositivos automáticos, "para mover los imanes, electroimanes o combinar con imanes permanentes."

En el corazón del sistema, sin embargo, está lo que Subramaniam llama una "solución paramagnético." Lo que en esencia es una simple mezcla de agua y sales metálicas, en este caso de manganeso (II) cloruro.

"La física detrás de cómo funciona el sistema es que el líquido paramagnético quiere estar más cerca de los imanes", dijo Subramaniam. Añade que "un objeto que fue inicialmente colocado en la parte inferior de la cámara, cuando se coloca en el dispositivo, levita hacia el centro. La región más cerca del imán, que tiene un campo magnético más alto que el centro, ahora está lleno con el líquido paramagnético ."

Subramaniam subrayó que los investigadores encontraron que la forma del objeto, tal como un tornillo, juega un papel en la determinación de su orientación cuando está levitando en el dispositivo, al descubrir "que el tornillo se orienta horizontal de forma natural. Pero si lo hacemos más corto por el corte del eje, su orientación cambia a vertical."

El científico señala que "fue muy sorprendente ver cómo la forma rotaba en la orientación de todos los objetos que hemos probado. El objeto orienta para maximizar la cantidad de líquido que ocupa las regiones con un campo magnético. Una vez que el objeto está levitando y orientado, podemos manipularla sin contacto utilizando un imán externo o mediante la rotación del dispositivo de levitación magnética."

El investigador agrega que "de cara al futuro, los investigadores esperan que el nuevo sistema abrirá la puerta a la fabricación de una serie de objetos que utilizan frágiles o materiales blandos y pegajosos que de otra manera podría ser imposible trabajar con ellos utilizando métodos tradicionales."

Además de Subramaniam, colaboraron en el laboratorio Woodford L. y Ann A. de la Universidad Flores, y sus colegas Dian Yang, Hai-Dong Yu, Alex Nemiroski, Simon Tricard, Audrey K. Ellerbee, y Siowling Soh.

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