Ingenieros crean el metabot: un material inteligente que se transforma y se mueve como un robot… sin motores
Inspirado en el origami y controlado por campos magnéticos, el nuevo metabot de Princeton revoluciona la frontera entre materiales y robótica. Sin motores ni engranajes, este material inteligente se transforma, se mueve y podría cambiar el futuro de la medicina y la ingeniería.
Por Enrique Coperías
Ingenieros de la Universidad de Princeton han creado un tipo de material que puede expandirse, adoptar nuevas formas, moverse y seguir órdenes electromagnéticas como un robot teledirigido aunque carezca de motor o engranajes internos. Cortesía: Aaron Nathans / Princeton University
En un experimento que evoca la franquicia cinematográfica de los Transformers, ingenieros de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, han desarrollado un material inteligente y reconfigurable capaz de expandirse, adoptar nuevas formas, desplazarse y responder a comandos electromagnéticos como un robot controlado a distancia. Y todo esto sin necesidad de motores ni engranajes internos.
«Se puede transformar entre un material y un robot, y es controlable con un campo magnético externo —afirma Glaucio Paulino, profesor de Ingeniería en Princeton.
En un artículo publicado en la revista Nature, los científicos detallan cómo se inspiraron en el origami para desarrollar una estructura que borra las fronteras entre la robótica avanzada y la ciencia de materiales. La creación es un metamaterial, es decir, un material diseñado para adoptar propiedades físicas inusuales que emergen de su estructura geométrica, más que de su composición química.
¿Un material? ¿Un robot? No, un metabot
En esta ocasión, los ingenieros combinaron plásticos comunes con compuestos magnéticos personalizados. Mediante campos magnéticos externos, lograron que el metamaterial se expandiera, desplazara y deformara tridimensionalmente, sin contacto físico directo.
El equipo bautizó su innovación como metabot: un metamaterial robótico capaz de cambiar su forma y desplazarse de forma autónoma.
«Los campos electromagnéticos transportan energía y señal al mismo tiempo. Cada acción es simple, pero al combinarse generan un comportamiento complejo —explica Minjie Chen, coautor del artículo y profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática, además de miembro del Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente en Princeton.
En palabras de Chen, «esta investigación ha ampliado los límites de la electrónica de potencia [el uso de energía eléctrica para controlar movimiento], y demuestra que el par motor puede transmitirse de forma remota y precisa, activando movimientos robóticos sofisticados».
Origami en ingeniería avanzada
El metabot es un sistema modular compuesto por celdas unitarias reconfigurables, que son imágenes especulares entre sí. Esta propiedad, conocida como quiralidad, es lo que permite su comportamiento complejo. Tuo Zhao, investigador postdoctoral en el laboratorio de Paulino, señala que el metabot puede ejecutar contorsiones amplias, como torcerse, contraerse y encogerse, en respuesta a un empuje mínimo.
Xuanhe Zhao, experto en robótica blanda y materiales inteligentes del MIT, y que no participó en el estudio, afirma que el trabajo «abre una nueva y emocionante vía para el diseño y la aplicación del origami en ingeniería avanzada».
«Este trabajo ha conseguido desarrollar metamateriales mecánicos de alta versatilidad controlando el ensamblaje y la quiralidad de sus módulos —dice Zhao, profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos. Y continúa—: La versatilidad funcional y estructural de estos metamateriales modulares de origami es verdaderamente impresionante».
Aplicables en la cirugía mínimamente invasiva
Por su parte, Davide Bigoni, profesor de Mecánica de Sólidos en la Universidad de Trento, en Italia, ha calificado los metabots como innovadores y anticipa que podría «marcar un cambio de paradigma en áreas como la robótica blanda, la ingeniería aeroespacial, la absorción de energía y la termorregulación inteligente».
En su exploración de aplicaciones, Tuo Zhao empleó una máquina de litografía láser del Instituto de Materiales de Princeton para fabricar un prototipo de metabot de 100 micras de alto (ligeramente más grueso que un cabello humano). Según los investigadores, dispositivos similares podrían en el futuro administrar medicamentos con precisión o asistir en cirugías mínimamente invasivas para reparar huesos o tejidos.
El equipo también usó el metamaterial inteligente como base para crear un termorregulador dinámico, capaz de alternar entre una superficie negra que absorbe calor y otra reflectante que disipa energía solar. En las pruebas, los investigadores expusieron el material al sol intenso y lograron ajustar la temperatura superficial entre 27 °C y 70 °C, y viceversa.
Un patrón geométrico repetitivo
Otro posible uso del metabot se vislumbra en dispositivos ópticos avanzados, como antenas inteligentes, lentes adaptativas y componentes que interactúan con longitudes de onda específicas.
La geometría estructural es el corazón de este avance. Los investigadores diseñaron tubos de plástico con puntales que, al comprimirse, se tuercen; y al torcerse, se comprimen. En origami, estas estructuras se conocen como patrones de Kresling. El equipo creó los bloques constructivos conectando dos tubos de Kresling simétricos para formar un cilindro. Así, un extremo se pliega al girar en una dirección, y el otro, en la opuesta.
Este patrón geométrico repetitivo permite controlar el movimiento de cada segmento del cilindro de forma independiente mediante campos magnéticos diseñados con precisión. Dichos campos provocan que los tubos se cierren, se abran o colapsen, generando así una amplia gama de movimientos complejos.
Doble colpaso
Paulino explica que, gracias a la quiralidad estructural, el material rompe las reglas tradicionales de acción y reacción. «Normalmente, si giro una viga de goma en un sentido y luego en el otro, vuelve a su forma original», señala Paulino. Pero en el metabot, al girarlo primero en sentido horario y luego antihorario, el dispositivo se colapsa y luego se abre; sin embargo, al invertir la secuencia, se colapsa dos veces.
Este comportamiento asimétrico simula la histéresis, fenómeno en el cual la respuesta del sistema depende de su historial de cambios. Paulino apunta que este nuevo metamaterial ofrece una vía directa para modelar sistemas dinámicos complejos, algo difícil de lograr con ecuaciones matemáticas convencionales.
Una aplicación futura podría ser la construcción de estructuras físicas que imiten a las puertas lógicas de las computadoras, basadas en transistores, permitiendo así una computación física no convencional.
«Esto representa un nuevo paradigma: una forma tangible de simular comportamientos lógicos y estados no conmutativos», concluye Paulino. ▪️
Información facilitada por la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Princeton
Fuente: Zhao, T., Dang, X., Manos, K. et al. Modular chiral origami metamaterials. Nature (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-08851-0
