El control de los microrobots con una precisión extrema es vital en procedimientos quirúrgicos delicados, pero los sistemas de retroalimentación tradicionales dependen externamente. Ahora, los investigadores han desarrollado un pequeño robot quirúrgico que ve y corrige sus movimientos desde adentro. Al incrustar una cámara en miniatura y usar el seguimiento visual interno, el sistema permite la autocorrección en tiempo real durante el movimiento, eliminando la necesidad de sensores externos. Con el control de circuito cerrado a bordo, este robot inspirado en el origami alcanzó precisión a nivel de micrómetro y estabilidad, incluso bajo fuerzas externas. La innovación marca la primera demostración de la retroalimentación visual interna en los sistemas micro-robóticos y allana el camino para herramientas quirúrgicas compactas y autónomas capaces de operar profundamente dentro del cuerpo humano.
En microcirugía, cada micrón importa. Lograr un movimiento preciso en instrumentos robóticos se complica por las fuerzas ambientales, los temblores de los usuarios y las limitaciones de los actuadores convencionales. Aunque los haces piezoeléctricos ofrecen una excelente fuerza y capacidad de respuesta, luchan con la deriva y la histéresis a menos que se complementen con comentarios en tiempo real. La mayoría de los sistemas se basan en cámaras externas o sensores de deformación para la corrección, pero estos introducen desafíos a granel y de cableado, particularmente problemático para aplicaciones mínimamente invasivas. Mientras tanto, los mecanismos compatibles prometen un movimiento compacto y sin reacción, pero aún requieren una detección precisa para ser viable en entornos clínicos. Debido a estos desafíos, existe una necesidad apremiante de desarrollar un sistema de retroalimentación interna liviana, de alta resolución, para permitir un control microrobótico estable y autónomo.
En un avance pionero, los investigadores del Imperial College London y la Universidad de Glasgow han creado el primer microrobot que controla su movimiento utilizando la retroalimentación visual totalmente incorporada. Publicado (doi: 10.1038/s41378-025-00955-x) el 29 de mayo de 2025, en Microsistemas y nanoingenieríael estudio introduce un robot delta impulsado por piezoeléctrico mejorado con una cámara de endoscopio incorporada y marcadores Apriltag para el seguimiento visual interno. Este enfoque elimina el hardware de detección externa y permite la corrección de movimiento de circuito cerrado dentro de un sistema autónomo. El diseño compacto y el control preciso abren nuevas posibilidades para herramientas microquirúrgicas de próxima generación.
El microrobot, inspirado en los mecanismos delta y las estructuras de origami, se actúa utilizando vigas piezoeléctricas integradas en un marco compatible con 3D. Al reemplazar las articulaciones tradicionales con elementos basados en flexión, el equipo logró un movimiento preciso y sin reacción en tres grados de libertad. Para recibir comentarios, incrustaron una cámara de boroscopio en miniatura debajo de la plataforma del robot para rastrear fiduciales de Apriltag en tiempo real. Utilizando estas imágenes a bordo, un sistema de control basado en PID ajustó continuamente el movimiento del robot para seguir rutas programadas y compensar perturbaciones como la gravedad.
El robot pudo rastrear trayectorias 3D complejas con alta repetibilidad. Logró una precisión de movimiento de la raíz media cuadrada de 7,5 μm, una precisión de 8,1 μm y una resolución de 10 μm. En las comparaciones de lado a lado, el sistema de circuito cerrado superó constantemente el control de circuito abierto, especialmente cuando se aplicaron fuerzas externas. El sistema también demostró resiliencia bajo carga y mantuvo la estabilidad de la trayectoria incluso en presencia de perturbaciones intencionales. En comparación con los micromanipuladores existentes, esta solución combina de manera única la detección a bordo, la simplicidad de la fabricación y la adaptabilidad quirúrgica. Es el primer sistema de su tipo en integrar la retroalimentación visual interna compacta para la corrección de movimiento autónomo, ofreciendo un nivel de autonomía y control sin precedentes para las herramientas que operan a microescala.
Este desarrollo representa un cambio de paradigma en micro-robóticos. Nuestro enfoque permite que un microrobot quirúrgico rastree y ajuste su propio movimiento sin depender de la infraestructura externa. Al integrar la visión directamente en el robot, logramos una mayor confiabilidad, portabilidad y rasgos críticos de precisión para aplicaciones médicas del mundo real. Creemos que esta tecnología establece un nuevo estándar para futuras herramientas quirúrgicas que necesitan operar de forma independiente dentro del cuerpo humano “.
Dr. Xu Chen, autor principal del estudio
El diseño compacto y autorregulador del robot lo hace ideal para aplicaciones en cirugía mínimamente invasiva, como navegar catéteres o realizar resecciones de tejido láser. Su sistema de cámara interna elimina la dependencia de los equipos externos, lo que permite el uso en entornos confinados, estériles o electromagnéticamente ruidosos. Future Mejoras Las cámaras de mayor tasa de trama y el seguimiento de profundidad avanzado podrían aumentar su capacidad de respuesta y resolución del eje Z. Con la escalabilidad hasta los tamaños de subcentimales, esta plataforma tiene el potencial de admitir herramientas para la endomicroscopia, la neurocirugía y más allá. La capacidad de autocorregir el movimiento internamente podría hacer que la cirugía robótica de alta precisión sea más portátil, confiable y accesible.
Fuente:
Referencia del diario:
Chen, X., et al. (2025). Micro-servicio visual a bordo en herramientas de cirugía robótica. Microsistemas y nanoingeniería. doi.org/10.1038/S41378-025-00955-x.
