Georgia Tech presenta lente blanda impulsada por luz que imita la visión humana para robótica

Un equipo de ingenieros biomédicos de Georgia Tech ha presentado un avance en óptica adaptativa: una lente blanda bio-mimética impulsada por luz que imita la capacidad del ojo humano para reenfocar y ajustarse a condiciones de luz variables. La investigación, publicada en Science Robotics, abre nuevas posibilidades para robótica blanda, imagen biomédica y sistemas de visión autónomos.

Inspiración en el ojo humano

Inspirado en la respuesta del ojo humano a la luz, el autor principal Corey Zheng, doctorando en el Departamento Wallace H. Coulter de Ingeniería Biomédica, desarrolló un sistema de lente que usa músculos artificiales activados por luz para controlar la distancia focal. Cuando se iluminan, estos músculos se contraen y estiran la lente, permitiendo ajustes ópticos precisos sin electrónica ni baterías.

"El ojo humano es realmente poderoso en muchos aspectos", dijo Zheng. "Es compacto, puedes cambiar el enfoque para ver objetos cercanos o lejanos, y se protege de la luz con tus pupilas. Encima de todo eso, tiene una resolución asombrosa".

Construcción y materiales

La lente blanda fotoresponsiva (PHySL) se construye enteramente con materiales blandos y biocompatibles, lo que la hace ideal para aplicaciones donde la óptica rígida es impráctica —como robots blandos y dispositivos médicos que interactúan de forma segura con tejidos. En el núcleo del diseño hay un hidrogel termoresponsivo —un polímero absorbente de agua común en productos como lentes de contacto— infusionado con grafeno, que convierte luz en calor, desencadenando cambios de forma que actúan como músculos artificiales. Esta propiedad permite controlar la lente remotamente sin necesidad de energía de batería ni conexiones cableadas.

Resultados de laboratorio

En pruebas de laboratorio, los investigadores demostraron que diferentes patrones de iluminación podían controlar la distancia focal de la lente, su movimiento, e incluso inducir aberraciones ópticas específicas. Esta capacidad adaptativa les permitió capturar imágenes de alta calidad de sujetos que van desde células individuales hasta habitaciones enteras. El rendimiento de su sistema, tanto en rango de cambio focal como en resolución, era comparable al ojo humano.

Cámara sin electrónica

El equipo también presentó un prototipo de cámara sin electrónica, combinando la lente blanda con un circuito de imagen basado en líquido impulsado por válvulas activadas por luz para controlar el flujo de fluido en lugar de fotodetectores electrónicos tradicionales. Esta innovación podría usarse en sistemas blandos impulsados químicamente o pasivos, permitiendo mayor autonomía para robots biomiméticos.

La investigación se realizó en colaboración con la profesora Shu Jia, autora principal del estudio.

Para más información, contacte a Shu Jia en [email protegido] o [email protegido]; 404-894-0290.