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Martes 27 de octubre de 2015 [Investigacion]

Un doctorando de la UPNA participa en la construcción del primer rayo tractor sónico que puede levantar y mover objetos mediante ondas sonoras

El ingeniero informático Asier Marzo Pérez es el autor principal de este trabajo, que se ha publicado en la revista "Nature Communications" y tiene aplicaciones en medicina o en producción industrial

zoomAsier Marzo sujetando el dispositivo de levitación. (Imagen cortesía de Asier Marzo, Stuart Robinson, Bruce Drinkwater y Sriram Subramanian, copyright © 2015).

Asier Marzo sujetando el dispositivo de levitación. (Imagen cortesía de Asier Marzo, Stuart Robinson, Bruce Drinkwater y Sriram Subramanian, copyright © 2015).

Un equipo de investigadores de las universidades Pública de Navarra, Bristol y Sussex (Gran Bretaña), en colaboración con la empresa Ultrahaptics, ha construido el primer rayo tractor sónico del mundo que puede levantar y mover objetos mediante ondas sonoras. El autor principal de este trabajo, publicado hoy en la revista “Nature Communications”, es el ingeniero informático Asier Marzo Pérez, estudiante de Doctorado en la institución navarra.

Los rayos tractores son haces misteriosos que pueden atrapar y levantar objetos sin contacto físico y desde la distancia. Este concepto, que ha sido utilizado por los escritores de ciencia ficción y en películas como las sagas de “Star Trek” o “La guerra de las galaxias”, no ha dejado de fascinar a científicos e ingenieros. Ahora, los investigadores han construido un rayo tractor funcional que utiliza ondas sonoras de alta intensidad para generar un holograma acústico que puede atrapar y mover objetos pequeños.

La técnica puede tener una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, una línea de producción industrial podría transportar objetos delicados y ensamblarlos; todo ello, sin contacto físico. Además, una versión en miniatura permitiría atrapar y manipular cápsulas con medicamentos, instrumentos microquirúrgicos o coágulos en el cuerpo humano a través de tejidos vivos.

zoomPor primera vez, se han generado campos acústicos tridimensionales con forma de pinzas, tornados o botellas. Estos campos acústicos son los primeros hologramas acústicos que pueden ejercer fuerzas sobre partículas para levitarlas y manipularlas. (Imagen cortesía de Asier Marzo, Stuart Robinson, Bruce Drinkwater y Sriram Subramanian, copyright © 2015).

Por primera vez, se han generado campos acústicos tridimensionales con forma de pinzas, tornados o botellas. Estos campos acústicos son los primeros hologramas acústicos que pueden ejercer fuerzas sobre partículas para levitarlas y manipularlas. (Imagen cortesía de Asier Marzo, Stuart Robinson, Bruce Drinkwater y Sriram Subramanian, copyright © 2015).

Fue una experiencia increíble la primera vez que vimos objetos levitando dentro del rayo tractor —afirma Asier Marzo, titulado en Ingeniería Informática por la Universidad Pública de Navarra, donde cursó el Máster en Tecnologías Informáticas, y autor principal del proyecto—. El trabajo duro ha dado sus frutos. Ahora hay que seguir adelante desarrollando las aplicaciones que puedan ser de utilidad real para la sociedad”.

Por su parte, Bruce Drinkwater, profesor de Ultrasónica en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Bristol, señala: “Todos sabemos que las ondas sonoras pueden tener efectos físico, pero aquí hemos conseguido controlar el sonido con un grado de precisión sin precedentes”.

Sriram Subramanian, profesor de Informática en la Universidad de Sussex y co-fundador de Ultrahaptics, añade: “Con nuestro dispositivo, manipulamos objetos en medio del aire, aparentemente, desafiando la gravedad. Para conseguir esto, controlamos individualmente multitud de altavoces con una solución óptima que genera un holograma acústico, que puede manipular varios objetos en tiempo real, sin contacto".

Ondas de alta frecuencia con altavoces en miniatura

Los investigadores utilizaron un conjunto de 64 altavoces en miniatura para crear ondas de alta frecuencia y alta intensidad. El rayo tractor trabaja rodeando el objeto con sonido de alta intensidad. Esto crea un campo de fuerza que mantiene el objeto en su lugar. Controlando cuidadosamente la salida de los altavoces, es posible mover y rotar el objeto.

El equipo ha demostrado que existen tres formas óptimas para los campos de fuerza acústicos. El primer campo se asemeja a un par de dedos o pinzas. El segundo es un vórtice acústico (los objetos quedan atrapados en el centro mientras rotan a alta velocidad), y el tercero es una jaula de alta intensidad que rodea a los objetos desde todas las direcciones y los mantiene en su lugar.

En los trabajos anteriores, era necesario rodear al objeto con altavoces, lo que limita la extensión del movimiento y restringe muchas aplicaciones. 

zoomAsier Marzo Pérez, autor principal del proyecto.

Asier Marzo Pérez, autor principal del proyecto.

zoomLos hologramas son campos de luz tridimensionales que se proyectan desde una superficie bidimensional. Se han creado los primeros hologramas acústicos con forma de pinzas, tornados o botellas que pueden ejercer fuerzas sobre partículas para levitarlas y manipularlas. (Imagen cortesía de Asier Marzo, Stuart Robinson, Bruce Drinkwater y Sriram Subramanian, copyright © 2015).

Los hologramas son campos de luz tridimensionales que se proyectan desde una superficie bidimensional. Se han creado los primeros hologramas acústicos con forma de pinzas, tornados o botellas que pueden ejercer fuerzas sobre partículas para levitarlas y manipularlas. (Imagen cortesía de Asier Marzo, Stuart Robinson, Bruce Drinkwater y Sriram Subramanian, copyright © 2015).