Por Canuto  

Investigadores del EPFL transformaron la resonancia acústica en propulsión para barcos y drones microscópicos, una propuesta que reemplaza motores, engranajes y componentes magnéticos por cavidades huecas sintonizadas a frecuencias específicas.
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  • El laboratorio MICROBS desarrolló cavidades acústicas capaces de convertir ondas sonoras en empuje dirigido.
  • Pequeños barcos navegaron y esquivaron obstáculos al activar cavidades distintas mediante las frecuencias de un altavoz.
  • Un microflier de apenas 150 microgramos produjo empuje vertical, mientras otro diseño alcanzó 13.000 revoluciones por minuto con pequeñas aspas.

Investigadores del Laboratorio de Sistemas MicroBiorobóticos, conocido como MICROBS, de la Escuela de Ingeniería del EPFL desarrollaron estructuras huecas capaces de convertir el sonido en movimiento dirigido. El trabajo, publicado en Science Advances en agosto de 2026, propone una forma de propulsión para robots pequeños que prescinde de motores, engranajes y componentes magnéticos, al aprovechar la resonancia acústica dentro de cavidades diseñadas con precisión.

La idea parte de un fenómeno cotidiano: cuando una persona sopla sobre el cuello de una botella, el aire atrapado en su interior oscila y produce un tono. Esa resonancia, conocida como resonancia de Helmholtz, se intensifica en determinadas frecuencias y permite que una cavidad actúe como un mecanismo capaz de transformar energía acústica en una respuesta física controlable.

De la resonancia a la propulsión

El equipo del EPFL no utilizó las ondas sonoras simplemente para levantar objetos en el aire, como ocurre en algunos experimentos de levitación acústica. En cambio, diseñó cavidades redondas o con forma de campana que expulsan un chorro de aire concentrado cuando el sonido excita el aire de su interior, mientras el flujo de entrada permanece más difuso; ese desequilibrio genera el empuje.

Según explicó Selman Sakar, director del laboratorio MICROBS, el concepto consiste en emplear resonadores acústicos ajustados para aprovechar frecuencias específicas y generar movimiento bajo control. El investigador señaló que el resultado demuestra la viabilidad de convertir una pieza mecánica simple, siempre que esté bien diseñada, en una forma de materia robótica.

Las cavidades pueden fabricarse con materiales diversos, entre ellos plásticos producidos mediante impresión 3D, polímeros similares al caucho y vidrio. Esa flexibilidad de fabricación resulta relevante porque permite adaptar la geometría y el material a distintos tamaños, niveles de rigidez y necesidades de movimiento sin depender de conjuntos mecánicos convencionales.

La estrategia también modifica la relación entre el controlador y el robot: en vez de enviar una orden a un motor individual, el sistema puede activar una cavidad al emitir la frecuencia para la que fue diseñada. En principio, esa arquitectura permite distribuir funciones dentro de una estructura compacta, siempre que cada resonador conserve una respuesta suficientemente diferenciada frente a los demás.

Barcos controlados por frecuencias

A escala de centímetros, los investigadores construyeron pequeños barcos equipados con hasta tres cavidades acústicas. Cada una se sintonizó a una frecuencia audible concreta y se colocó de manera que el empuje resultante llevara la embarcación en una dirección determinada, creando un sistema de control sin motores instalados en el vehículo.

El movimiento se seleccionaba desde un altavoz, que cambiaba la frecuencia de las ondas sonoras dirigidas hacia el barco. Al escoger una cavidad u otra, los investigadores consiguieron desplazar las embarcaciones, hacerlas girar alrededor de obstáculos y programarlas para ejecutar tareas de navegación autónoma dentro del entorno experimental.

La demostración muestra que el sonido puede cumplir una función más específica que la de una señal externa de comunicación. En este caso, la frecuencia no solo transmite una instrucción, sino que también suministra la energía que produce el movimiento, una combinación que puede simplificar el diseño de robots donde el espacio y el peso limitan el uso de actuadores tradicionales.

El principio, sin embargo, depende de una correspondencia precisa entre la frecuencia emitida y las propiedades de cada cavidad. Para que el control sea útil fuera de un montaje de laboratorio, los futuros dispositivos tendrían que mantener esa respuesta ante cambios en la posición, el entorno acústico y las características del material, aspectos que el estudio presenta como parte del potencial de la tecnología y no como una solución ya generalizada.

Microflier de 150 microgramos

El laboratorio llevó el concepto a una escala menor mediante una técnica de nanoimpresión 3D con la que integró tres cavidades microscópicas directamente en estructuras de polímero. Así nacieron los llamados microflier, vehículos voladores ultraligeros diseñados para operar con frecuencias ultrasónicas, por encima del rango audible para el oído humano.

Uno de los diseños pesaba apenas 150 microgramos y empleaba sus cavidades para generar un empuje vertical directo. El comportamiento se asemeja al de un motor en el sentido funcional, aunque la fuerza no proviene de una combustión ni de un conjunto de piezas giratorias, sino de la expulsión controlada de aire provocada por la resonancia.

Otro diseño combinó las cavidades acústicas con pequeñas aspas que llegaron a girar a velocidades de hasta 13.000 revoluciones por minuto. La rotación produjo un efecto de sustentación aerodinámica estable, una configuración distinta de la del microflier de empuje vertical directo, pero basada en la misma capacidad de las cavidades para convertir sonido en movimiento.

La utilización de ultrasonido permite operar sin un zumbido perceptible para las personas, aunque la noticia no presenta el sistema como un producto listo para aplicaciones comerciales. Por ahora, los microflier funcionan como demostraciones de que la integración de resonadores en una estructura diminuta puede producir fuerzas suficientes para sostener o mover vehículos extremadamente ligeros.

Una plataforma para robótica sensible al sonido

La ausencia de motores, engranajes y componentes magnéticos abre la posibilidad de fabricar robots muy pequeños y livianos mediante diferentes técnicas de impresión 3D. Junsun Hwang, primer autor del trabajo y estudiante de doctorado del laboratorio MICROBS, afirmó que el concepto admite una miniaturización adicional y diseños más avanzados para ampliar los límites de la robótica y la aeronáutica.

La propuesta también apunta a dispositivos flexibles con varias estructuras sensibles al sonido integradas en un mismo cuerpo. Sakar planteó que cada estructura podría reaccionar a una frecuencia diferente, de modo que partes específicas se muevan, se doblen o vibren cuando reciban la señal correspondiente.

Un sistema de ese tipo podría producir robots aerodinámicos capaces de cambiar de forma en respuesta al sonido, en lugar de depender exclusivamente de articulaciones rígidas y actuadores individuales. Esa posibilidad permanece en el terreno prospectivo descrito por los investigadores, pero conecta el trabajo con una tendencia más amplia hacia máquinas blandas, miniaturizadas y fabricadas con estructuras que cumplen simultáneamente funciones mecánicas y de control.

El avance no convierte cualquier sonido en una fuente universal de energía ni elimina los desafíos de la microrrobótica. Su aporte específico consiste en demostrar que cavidades cuidadosamente afinadas pueden actuar como actuadores inalámbricos en el aire, con ejemplos que van desde barcos capaces de sortear obstáculos hasta microvehículos voladores de masa extremadamente reducida.

La investigación fue publicada con el título Acoustic resonators as wireless actuators in air for small-scale robots, en Science Advances. El siguiente reto será determinar cómo escalar y coordinar estas estructuras sin perder precisión, estabilidad ni capacidad de respuesta cuando abandonen las condiciones controladas del laboratorio.

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