ES3045710T3 - Resonating system - limp - Google Patents

Abstract

Microrrobot (100) compuesto por un cuerpo (101) configurado para vibrar y un actuador (12) configurado para generar vibraciones que lo mueven. Incluye un sistema de dirección (10) que incluye una estructura resonante (16) configurada para fijarse al microrrobot y que comprende: una estructura de dirección (18) para controlar la dirección de propulsión, y resonadores de peso (20) configurados para activarse a una frecuencia de resonancia de activación adecuada. El actuador está configurado para generar vibraciones en un rango de frecuencias, incluyendo la frecuencia de resonancia de activación adecuada de cada resonador de peso. La estructura resonante presenta al menos dos estados: un estado de dirección activado, en el que al menos uno de los resonadores de peso se activa a la frecuencia de resonancia de activación adecuada para cambiar la dirección de propulsión, y un estado de dirección no activado, en el que ninguno de los resonadores de peso se activa a su frecuencia de resonancia de activación adecuada para mantener la dirección de propulsión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema de resonancia - LIMP

[0003] Campo de la invención

[0004] La presente invención se refiere a un sistema de dirección de un microrrobot destinado a circular a través de un entorno viscoso, en particular, dentro de un cuerpo humano.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] La capacidad de alcanzar estructuras profundas y funcionales sin dañarlas es un desafío importante en la cirugía miniinvasiva, especialmente, en la neurocirugía. Gracias a las microtecnologías, se hace posible enviar un microrrobot totalmente autónomo dentro de un órgano de un sujeto, como un cerebro. Sin embargo, la propulsión de un microrrobot en un entorno con un número de Reynolds bajo, como en el cerebro, es un desafío debido a la ausencia de inercia y a la presencia de fuerzas de arrastre relativamente altas, debido al pequeño tamaño del microrrobot. Otro requisito importante es que el microrrobot sea capaz de moverse en un órgano y, al mismo tiempo, limitar en la medida de lo posible el daño fisiológico que su paso provoca al órgano.

[0007] El documento US 2022/273383 A1 describe un microrrobot destinado a circular a través de un entorno viscoso, en particular, dentro de un cuerpo humano.

[0008] En este contexto, la invención pretende proponer un microrrobot que tenga un mecanismo de propulsión altamente eficiente en un entorno viscoso con un número de Reynolds bajo, preservando al mismo tiempo en la medida de lo posible la integridad del entorno en el que se desplaza.

[0009] Compendio

[0010] La invención está definida en la reivindicación independiente adjunta 1. Otras realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

[0011] Por lo tanto, esta invención se refiere a un microrrobot configurado para moverse a lo largo de una dirección de propulsión mediante vibraciones, comprendiendo dicho microrrobot un cuerpo configurado para vibrar y un actuador configurado para generar vibraciones que hacen que el microrrobot se mueva, comprendiendo, además, dicho microrrobot un sistema de dirección que comprende una estructura resonante configurada para fijarse al microrrobot, comprendiendo la estructura resonante:

[0012] - una estructura de dirección destinada a controlar la dirección de propulsión,

[0013] - una distribución de resonadores de peso, configurándose cada resonador de peso para activarse mediante una frecuencia de resonancia de activación adecuada, siendo las respectivas frecuencias de resonancia de activación adecuadas de los resonadores de peso diferentes entre sí,

[0014] en dondeel actuador está configurado para generar vibraciones en un intervalo de frecuencias que incluye la frecuencia de resonancia de activación adecuada de cada resonador de peso,en dondela estructura resonante muestra al menos dos estados:

[0015] - al menos un estado de dirección activado, en el que al menos uno de los resonadores de peso se activa a la frecuencia de resonancia de activación adecuada para cambiar la dirección de propulsión del microrrobot, - un estado de dirección no activado, en el que ninguno de los resonadores de peso se activa a su frecuencia de resonancia de activación adecuada para mantener la dirección de propulsión del microrrobot.

[0016] Por lo tanto, esta solución logra el objetivo anterior. En particular, permite obtener una rotación del microrrobot basándose únicamente en los movimientos (energía) generados por el propio microrrobot (más precisamente, por el micromotor del microrrobot), evitando, por lo tanto, la adición de energía adicional que podría llevar a la adición de más elementos o dispositivos dentro del paciente o la transmisión de energía adicional al microrrobot, todo lo que podría llevar a aumentar el riesgo de dañar el entorno en el que se mueve el microrrobot.

[0017] El dispositivo según la invención puede incluir una o más de las siguientes características, tomadas de forma aislada o en combinación entre sí:

[0018] - la estructura resonante puede mostrar varios estados de dirección activados, estando asociado cada estado de dirección activado a una frecuencia de resonancia de activación adecuada diferente,

[0019] - el al menos un estado de dirección activado es un estado en el que la configuración y el movimiento de la estructura resonante están destinados a cambiar la dirección de propulsión del microrrobot, - el estado de dirección no activado es un estado en el que la configuración y el movimiento de la estructura resonante están destinados a mantener la dirección de propulsión del microrrobot, - la estructura resonante puede comprender, además, una distribución de elementos multiestables, siendo deformable cada elemento multiestable entre al menos dos configuraciones estables:

[0020] - al menos una primera configuración estable cuando la estructura resonante está en su estado de dirección activado,

[0021] - al menos una segunda configuración estable cuando la estructura resonante está en su estado de dirección no activado,

[0022] - el elemento multiestable puede ser una viga precomprimida biestable que muestra la primera y la segunda configuraciones estables, doblándose la viga precomprimida en una primera dirección hacia el cuerpo del microrrobot en la primera configuración estable y doblándose en una segunda dirección alejándose del cuerpo del microrrobot en la segunda configuración estable,

[0023] - la estructura de dirección puede ser una lámina de dirección retráctil que muestre una configuración abierta y una retraída con respecto al cuerpo del microrrobot, determinándose la configuración de la lámina de dirección por el estado de dirección de la estructura resonante:

[0024] - el estado de dirección no activado de la estructura resonante induce la configuración retraída de la lámina de dirección retráctil y

[0025] - el estado de dirección activado de la estructura resonante induce la configuración abierta de la lámina de dirección retráctil,

[0026] - cada elemento multiestable puede ser una carcasa multiestable que comprende una pila de varias hojas, - el sistema de dirección puede comprender además al menos un cilio móvil, estando al menos un cilio configurado para ponerse en movimiento por la vibración del cuerpo del microrrobot,

[0027] - la estructura resonante puede comprender al menos una hebra de un resorte de propulsión comprendido en el interior del cuerpo,

[0028] - la activación de la estructura resonante en su al menos un estado de dirección activado puede inducir la retracción de la al menos una hebra del resorte de propulsión,

[0029] - el cuerpo del microrrobot puede presentar una simetría circular global a lo largo de un eje de propulsión paralelo a la dirección de propulsión, en donde la estructura resonante es una parte adicional de dicho cuerpo y en donde la activación de la estructura resonante en uno de sus estados de dirección activados induce una ruptura en la simetría circular global del cuerpo,

[0030] - el al menos un cilio puede ser parte de la estructura resonante, presentando el al menos un cilio una primera intensidad de movimiento en el estado de dirección no activado y una segunda intensidad de movimiento en el estado de dirección activado, siendo la segunda intensidad de movimiento diferente de la primera intensidad de movimiento,

[0031] - cada cilio puede comprender un resonador de peso.

[0032] Breve descripción de los dibujos

[0033] La invención se entenderá mejor y otros objetivos, detalles, características y ventajas de la misma surgirán más claramente al leer la descripción explicativa detallada siguiente de realizaciones de la invención dadas a modo de ilustración, ejemplos puramente ilustrativos y no limitativos, con referencia a los dibujos adjuntos.

[0034] -La figura 1aes una vista lateral esquemática general del microrrobot que comprende un sistema de dirección según una primera realización de la presente invención,

[0035] -la figura 1 bes una vista lateral esquemática general del microrrobot que comprende un sistema de dirección según una segunda realización de la presente invención,

[0036] -la figura 2aes una vista lateral esquemática detallada del sistema de dirección según la primera realización de la presente invención,

[0037] -la figura 2bes una vista lateral esquemática detallada del sistema de dirección según la segunda realización de la presente invención,

[0039] -la figura 3aes una vista esquemática detallada desde arriba del sistema de dirección según la primera realización de la presente invención,

[0041] -la figura 3bes una vista esquemática detallada desde arriba del sistema de dirección según la segunda realización de la presente invención,

[0043] -la figura 4es una vista esquemática paso a paso de la activación del sistema de dirección según la primera realización,

[0045] -la figura 5aes una vista lateral esquemática general del microrrobot que comprende un sistema de dirección según una tercera realización de la presente invención,

[0047] -la figura 5bes una vista lateral esquemática detallada del sistema de dirección según la tercera realización de la presente invención,

[0049] -la figura 5ces una vista esquemática detallada desde arriba del sistema de dirección según la tercera realización de la presente invención,

[0051] -la figura 6es una vista esquemática paso a paso de la activación del sistema de dirección según la tercera realización de la presente invención,

[0053] -la figura 7aes una vista lateral esquemática general del microrrobot que comprende un sistema de dirección según una cuarta realización de la presente invención,

[0055] -la figura 7bes una vista lateral esquemática detallada del sistema de dirección según la cuarta realización de la presente invención,

[0057] -la figura 7ces una vista esquemática detallada desde arriba del sistema de dirección según la cuarta realización de la presente invención,

[0059] -la figura 8es una vista esquemática paso a paso de la activación del sistema de dirección según la cuarta realización de la presente invención.

[0061] Descripción detallada

[0063] Tenga en cuenta que, en la presente solicitud, la expresión "resonador de peso" recibe una definición amplia: No se trata necesariamente de resonadores en función de su peso. También pueden incluir láminas y elementos biestables o multiestables que permiten jugar con la forma de la parte y las tensiones internas que generan varios estados estables. Esos permiten pasar de un estado estable a otro aportando energía. Esto se logra, como se explicará más adelante en detalle, mediante el cambio de una frecuencia de resonancia que maximiza la energía disponible/conducida.

[0065] Realizaciones

[0067] Como puede verse en las figuras 1a y 1b, el sistema 10 de dirección, según la presente invención, está destinado a formar parte de un microrrobot 100 configurado para moverse dentro de un entorno fluídico, más precisamente, a lo largo de una dirección de propulsión que sigue un eje X de propulsión. Este movimiento a lo largo de la dirección de propulsión se produce por vibración dentro del entorno fluídico.

[0069] El microrrobot 100 comprende, por lo tanto, un cuerpo 101 que comprende un actuador 12 configurado para generar vibraciones. Más precisamente, en las realizaciones representadas, el actuador 12 es un motor vibratorio 12 que comprende una bobina 120 y un imán 121. La bobina 120 se extiende a lo largo de la dirección X de propulsión y rodea el imán 121. El imán 121 es activable mediante la bobina 120 y está configurado para moverse hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección X de propulsión. El movimiento del imán 121 induce un movimiento de compresión/descompresión de un resorte 14 de propulsión que también forma parte del motor vibratorio 12 y que también se extiende a lo largo de la dirección X de propulsión. Dicho resorte 14 de propulsión permite el movimiento de una serie de pili o cilios externos 15 que permiten que el microrrobot 100 se ponga en movimiento dentro del entorno fluídico.

[0071] Pueden ser objetivo muchos entornos fluídicos, pero, específicamente, están concernidos todos los fluidos corporales. Esos fluidos corporales son, por ejemplo, sangre, líquido cefalorraquídeo, orina, líquido biliar, líquido linfático, humor acuoso. Todos esos fluidos presentan una viscosidad cercana a la del agua.

[0072] Como puede verse, además, en las figuras 1a y 1b, el sistema 10 de dirección según la presente invención comprende una estructura 16 resonante alargada destinada a fijarse al microrrobot 100.

[0074] Esta estructura 16 resonante alargada comprende:

[0076] - una estructura 18 de dirección destinada a controlar la dirección de propulsión,

[0078] - una distribución de resonadores 20 de peso configurados para activarse sobre una frecuencia de resonancia de activación adecuada (o dada) fA, fA<1>, fA<2>y desactivarse bajo una frecuencia de desactivación adecuada (o dada) fB.

[0080] Las respectivas frecuencias de resonancia de activación adecuadas fA, fA<1>, fA<2>de cada resonador 20 de peso son diferentes de las frecuencias de resonancia de activación adecuadas fA, fA<1>, fA<2>de los otros resonadores 20 de peso. El actuador 12 está configurado para generar vibraciones en un intervalo de frecuencias que incluye la frecuencia de resonancia de activación adecuada fA, fA<1>, fA<2>de cada resonador 20 de peso. La estructura 16 resonante alargada muestra al menos dos estados:

[0082] - al menos un estado de dirección activado A, A<1>, A<2>, en el que la configuración y el movimiento de la estructura 16 resonante alargada están configurados para cambiar la dirección de propulsión del microrrobot 100,

[0084] - un estado de dirección no activado B, en el que la configuración y el movimiento de la estructura 16 resonante alargada están configurados para mantener la dirección de propulsión del microrrobot 100.

[0085] Independientemente de la realización, el estado B, A, A<1>, A<2>de la estructura 16 resonante alargada se determina mediante la activación o desactivación de los resonadores 20 de peso, como se explicará más adelante.

[0087] Como se explicará más adelante, las frecuencias de activación y desactivación fB, fA, fA<1>, fA<2>del resonador 20 de peso son inducidas por las vibraciones del cuerpo 101 del microrrobot (más particularmente, las vibraciones inducidas por el micromotor comprendido dentro del cuerpo 101 del microrrobot) cuando el microrrobot 100 se mueve a lo largo de su dirección de propulsión.

[0089] Más particularmente, con respecto a las figuras 1a y 1b, la estructura 16 resonante alargada comprende, además, una distribución del elemento multiestable 22 fijado al microrrobot 100. Cada elemento multiestable 22 muestra al menos dos configuraciones estables y es deformable entre esas al menos dos configuraciones estables:

[0091] - al menos una primera configuración estable C<a>, C<a1>, C<a2>cuando la estructura resonante 16 está en su estado de dirección activado A, A<1>, A<2>(véanse las figuras 2a, 2b),

[0093] - al menos una segunda configuración estable C<b>cuando la estructura resonante 16 está en su estado de dirección no activado B (véanse las figuras 2a, 2b).

[0095] Dependiendo de las realizaciones, el elemento multiestable 22, el resonador 20 de peso y la estructura 18 de dirección pueden ser el mismo elemento técnico o elementos distintos. Por ejemplo, en la realización representada en la figura 1a, el elemento multiestable 22, el resonador 20 de peso y la estructura 18 de dirección son todos elementos técnicos distintos. Sin embargo, con respecto a la realización representada en la figura 1 b, el elemento multiestable 22, el resonador 20 de peso y la estructura 18 de dirección son el mismo elemento técnico. En este caso, las diferentes frecuencias de activación adecuadas fA, fA<1>, fA<2>podrían dedicarse, por ejemplo, al control de la forma del resonador 20 de peso (o del elemento multiestable 22). Uno podría tener una frecuencia para el semicierre, otro para el cierre completo, por ejemplo.

[0097] Más precisamente, con respecto a la realización representada en las figuras 1a, 2a y 3a, la estructura 16 resonante alargada comprende tres elementos multiestables 22, distribuidos equidistantemente alrededor del cuerpo 101 del microrrobot 100 (véase la figura 3a). Cada elemento multiestable 22 está asociado a un resonador 20 de peso que tiene una frecuencia de activación adecuada específica fA. Esta frecuencia de activación adecuada específica fA siendo diferente de las frecuencias de activación adecuadas fA del otro resonador 20 de peso asociado a los otros elementos multiestables 22. En este ejemplo, cada elemento multiestable 22 es una viga precomprimida biestable 22 de entre 100 pm y unos pocos mm de longitud, hecha de polímeros, vidrio o metal, tal como acero inoxidable o aleación. En esta realización particular, cada viga 22 conecta la estructura 18 de dirección y el resonador 20 de peso. Cada viga 22 tiene dos extremidades y cada extremidad está fijada al microrrobot 100. Más precisamente, cada viga 22 está fijada en una pequeña cavidad abierta del cuerpo 101 del microrrobot 100. Como ya se ha mencionado, cada viga 22 presenta una primera configuración estable C<a>en la que se dobla hacia dentro de la cavidad del microrrobot 100 y una segunda configuración estable C<b>en la que se dobla hacia fuera de la cavidad del microrrobot 100. La primera configuración estable CA corresponde al estado de dirección activado A, la segunda configuración estable CB corresponde al estado de dirección no activado B. En su estado de dirección no activado B, la viga precomprimida 22 se dobla en una primera dirección, alejándose del cuerpo 101 del microrrobot 100. En su estado de dirección activado A, la viga precomprimida 22 se dobla en una segunda dirección, hacia el cuerpo 101 del microrrobot 100 y, por lo tanto, es diferente de la primera dirección.

[0099] Todavía teniendo en cuenta la realización de las figuras 1a y 2a, la estructura 18 de dirección comprende una lámina 18 de dirección retráctil que muestra una configuración abierta y una retraída con respecto al cuerpo 101 del microrrobot 100 (véase la figura 2a). Como se explicará más adelante, la configuración de la lámina 18 de dirección está determinada por el estado de la estructura 16 resonante alargada del sistema 10 de dirección. Las láminas pueden estar hechas de muchos materiales flexibles diferentes, tales como metales, tal como el cobre o metales de aleación, vidrio o polímeros, entre otros. El tamaño puede variar desde aproximadamente 100 pm hasta unos pocos mm. Más precisamente, el estado de dirección no activado B de la estructura 16 resonante alargada induce una configuración retraída de la lámina 18 de dirección retráctil. Por otro lado, el estado de dirección activado A de la estructura 16 resonante alargada induce una configuración abierta de la lámina 18 de dirección retráctil.

[0101] Todavía teniendo en cuenta la figura 1a, cada resonador 20 de peso comprende una masa resonante conectada a la viga 22. Esta masa puede tener cualquier forma adecuada, por ejemplo, una esfera o un cubo. Dependiendo de la realización, la masa resonante también podría incrustarse en la viga 22 mediante un grosor adicional o una extensión de la forma de la viga 22. La activación de la masa resonante del resonador 20 de peso induce, por lo tanto, un cambio de configuración en la viga 22. El cambio de configuración de la viga 22a induce, además, un cambio de configuración de la correspondiente lámina 18 de dirección.

[0103] En la realización presentada en las figuras 1b, 2b y 3b, el elemento multiestable 22 es una carcasa multiestable 22 que comprende una pila de varias hojas. Los elementos multiestables podrían estar hechos de muchos materiales flexibles diferentes que tengan esta capacidad de estado multiestable cuando se les dé la forma adecuada, tal como el cobre. El tamaño puede variar desde aproximadamente 100 pm hasta unos pocos mm.

[0104] En esta realización, la carcasa multiestable 22 muestra un estado de dirección no activado B, en este estado, ninguna de las carcasas opone una resistencia al movimiento del sistema al bloquear el flujo del líquido y varios estados de dirección activados A<1>, A<2>. Cada estado de dirección activado A<1>, A<2>está asociado a una frecuencia de resonancia de activación adecuada diferente f<1>, f<2>. En esos estados activados, una carcasa se posiciona de manera que se opone al flujo, esto crea una asimetría e induce una rotación en la dirección a la que está expuesta la carcasa.

[0106] Según otras realizaciones representadas, en particular, en las figuras 5a y 7a, el sistema 10 de dirección y, más particularmente, la estructura 16 resonante alargada, comprende al menos un cilio móvil 24. En alguna realización, la estructura 16 resonante alargada comprende al menos uno, preferiblemente un grupo de cilios móviles 24. Este al menos un cilio móvil 24 puede formar parte de la serie de pili o cilios externos 15 que permiten que el microrrobot 100 se ponga en movimiento dentro del entorno fluídico (véase el párrafo [009]). El al menos un cilio móvil 24 también puede ser un elemento técnico independiente de dicha serie de pili o cilios externos 15.

[0108] En las realizaciones de las figuras 5a y 7a, el al menos un cilio 24 forma parte de la estructura 18 de dirección. En esta realización, la estructura de dirección está configurada, además, para permitir una activación preferencial de un solo cilio 24 sobre los otros cilios 24. Para lograr esto, la estructura de dirección puede comprender una lámina llevada por dicho al menos un cilio 24. La lámina puede presentar diferentes orientaciones dependiendo de la configuración y/o posición del al menos un cilio 24. Esas diferentes configuraciones/posiciones permiten que la estructura 18 de dirección controle la dirección de propulsión del microrrobot 100.

[0110] Cada cilio 24 está fijado al cuerpo 101 del microrrobot 100, preferiblemente en la porción de la cabeza del microrrobot 100. Más precisamente, cada 24 está fijado a una parte móvil 102 del cuerpo 101 del microrrobot 100. Esta parte móvil 102 está conectada al resorte 14 de propulsión del motor vibratorio 12 y se mueve de conformidad con dicho resorte 14 de propulsión. Dependiendo de los movimientos del resorte 14 de propulsión, dicha parte móvil 102 puede centrarse o descentrarse alrededor de la dirección X de propulsión. Cada cilio 24 está, por lo tanto, configurado para ponerse en movimiento por la vibración del microrrobot 100, más particularmente, por el movimiento del resorte 14 de propulsión del motor (actuador) 12.

[0112] En esta realización, el resorte 14 de propulsión comprende varias hebras 140, algunas de las cuales están equipadas con resonadores 20 de peso (véase la figura 5b). Por lo tanto, en esta realización, la estructura 16 resonante alargada comprende al menos una hebra 140 del resorte 14 de propulsión del motor/actuador vibratorio 12.

[0114] Más particularmente, en la realización representada en las figuras 5a, 5b, 5c y 6, cada hebra 140 que lleva un resonador 20 de peso forma parte del elemento multiestable 22 del sistema 10 de dirección. Cada resonador 20 de peso es, de manera similar a las realizaciones detalladas anteriormente, activable sobre una frecuencia de resonancia de activación adecuada fA, fAi, fA<2>y se desactiva bajo una frecuencia de desactivación dada fB. Como puede verse en la figura 5b, el resorte 14 de propulsión comprende tres hebras independientes 140 y cada hebra 140 lleva un resonador 20 de peso activable sobre una frecuencia de activación adecuada diferente fA, fA<1>, fA<2>. Como se indica en la figura 5b, los diferentes resonadores 20 peso presentan diferentes tamaños y formas, lo que lleva a diferentes frecuencias de activación adecuadas fA, fA<1>, fA<2>. En una realización alternativa, las diferentes frecuencias de activación adecuadas fA, fA<1>, fA<2>podrían dedicarse, por ejemplo, al control de la forma del resonador 20 de peso. Uno podría tener una frecuencia para el semicierre, otro para el cierre completo.

[0116] En esta realización (figuras 5a, 5b, 5c y 6), la activación de la estructura 16 resonante alargada en su al menos un estado de dirección activado A, A<1>, A<2>(véase la figura 6) y, más particularmente, la activación de cada resonador 20 de peso induce una retracción de la hebra correspondiente 140 del resorte 14 de propulsión.

[0117] Más particularmente, en esta realización (figuras 5a, 5b, 5c y 6), cada hebra 140 presenta una primera configuración estable C<a>en la que presenta una primera longitud L<a>correspondiente a un estado de dirección activado A<1>, A<2>y una segunda configuración estable C<b>en la que presenta una segunda longitud L<b>, que corresponde al estado de dirección no activado B. Cuando la hebra 140 está en su segunda configuración estable Cb, su longitud Lb es la misma que la longitud de las otras hebras 140. En esta segunda configuración estable, la parte móvil 102 del cuerpo 101 del microrrobot 100 está centrada con respecto a un eje X de alargamiento del microrrobot 100. Dicho eje X de alargamiento es el mismo que el eje X de propulsión ya mencionado anteriormente. Cuando la hebra 140 está en su configuración activada Ca, su longitud cambia y la parte móvil 102 del cuerpo 101 del microrrobot 100 está descentrada. La activación de la estructura 16 resonante alargada en uno de sus estados de dirección activados A<1>, A<2>induce, por lo tanto, una ruptura en la simetría global del cuerpo 101 del microrrobot 100.

[0119] Con respecto a las realizaciones representadas respectivamente en las figuras 1 a, 2a, 3a y 1b, 2b y 3b, también se puede decir que la activación de la estructura 16 resonante alargada en uno de sus estados de dirección activados A<1>, A<2>induce una ruptura en la simetría global del cuerpo 101 del microrrobot 100: la extensión de las láminas 18a, 18b rompe la simetría rotacional global del microrrobot 100.

[0121] La longitud de cada hebra 140 depende de la activación/inactivación de cada resonador 20 de peso asociado. Por lo tanto, la longitud de cada hebra 140 depende de la amplitud de vibración del motor vibratorio 12 y del resorte 14 de propulsión, pasando de aproximadamente 0 (no se mueve) a una amplitud de cientos de |um.

[0122] En la última realización representada de la presente invención (figuras 7a, 7b, 7c y 8), al menos un cilio 24 también forma parte de la estructura 16 resonante alargada. Sin embargo, también forma parte de la estructura 18 de dirección y del elemento multiestable 22. Como en la realización anterior, cada cilio 24 lleva una lámina para permitir cierta dirección del microrrobot 100.

[0124] En esta realización, el resonador 20 de peso, activable mediante las frecuencias del resorte 14 de propulsión, es llevado por los cilios 24. Más particularmente, cada cilio 24 lleva un resonador 20 de peso activable a una frecuencia de activación adecuada fA, fA<1>, fA<2>.

[0126] En esta realización, el al menos un cilio 24 presenta al menos dos estados estables Ca, Cb, cada estado estable C<a>, C<b>estando asociado a una intensidad de movimiento. De esta manera, cada cilio 24 presenta un primer estado estable C<b>correspondiente a una primera intensidad de movimiento I<b>. Este primer estado estable C<b>corresponde al estado no activado del resonador 20 de peso llevado por el cilio 24 y, por lo tanto, corresponde al estado de dirección no activado B. El segundo estado estable CA corresponde a una segunda intensidad de movimiento I<a>y, por lo tanto, al estado de dirección activado A. Siendo la segunda intensidad de movimiento I<a>más alta que la primera intensidad de movimiento Ib. Todos los cilios 24 en el primer estado estable Cb se mueven (movimientos hacia adelante y hacia atrás) con la misma primera intensidad de movimiento I<b>. Una vez que un (o varios) cilio (cilios) 24 se activa(n), comienza(n) a moverse con una intensidad diferente, la segunda intensidad de movimiento Ia induciendo, por lo tanto, una ruptura en la simetría general del microrrobot 100, lo que lleva a un desequilibrio y, finalmente, a un cambio de dirección.

[0128] Funcionamiento

[0130] Como se mencionó anteriormente, para cada realización, la activación del resonador 20 de peso induce a la estructura 16 resonante alargada a entrar en su al menos un estado de dirección activado A, A<1>, A<2>. Por otro lado, la desactivación del resonador 20 de peso induce a la estructura 16 resonante alargada a entrar en su estado de dirección no activado B.

[0132] Cuando la estructura 16 resonante alargada está en su estado de dirección no activado B, la dirección de propulsión del microrrobot 100 se mantiene igual y el microrrobot 100 se mueve en línea recta hacia adelante a lo largo del eje X de propulsión. Sin embargo, cuando la estructura 16 resonante alargada entra en su al menos un estado de dirección activado A, A<1>, A<2>, el microrrobot 100 rota y cambia su dirección de propulsión.

[0133] Teniendo en cuenta la primera realización (figuras 1a, 2a, 3a, 4), la vibración del resorte 14 de propulsión induce al microrrobot 100 a vibrar a frecuencias dadas. Cuando el microrrobot 100 vibra a la frecuencia de resonancia de activación adecuada fA de uno de los resonadores 20 de peso de la estructura 16 resonante alargada, el resonador 20 de peso considerado comienza a vibrar. Esta vibración induce un cambio de configuración en su viga 22a precomprimida asociada desde su configuración inactivada C<b>a su configuración activada C<a>. Este cambio de configuración lleva a que la lámina 18 de dirección asociada se expanda. La estructura 16 resonante alargada se encuentra en su estado activado de dirección A. La expansión de la lámina 18 de dirección induce una rotación del microrrobot 100 y una redefinición de la dirección X de propulsión (véase la figura 6). Cuando la vibración del microrrobot 100 cae por debajo de la frecuencia de desactivación dada fB del resonador 20 de peso, el resonador 20 de peso se desactiva y la viga precomprimida 22 vuelve a su configuración inactivada CB. La lámina 18 de dirección se retrae, por lo tanto, y la estructura 16 resonante alargada vuelve a su estado de dirección inactivado B. La frecuencia y/o la amplitud del motor 12 cambian para pasar de una frecuencia de resonancia relacionada con un estado específico a otra relacionada con otro estado.

[0135] Con respecto a la segunda realización (figuras 1 b, 2b, 3b), el funcionamiento es similar a la realización anterior, con la excepción de que la vibración del resorte 14 de propulsión activa directamente la carcasa multiestable 22b, que cambia la configuración e induce al microrrobot 100 a rotar.

[0137] Teniendo en cuenta la cuarta realización (figuras 5a, 5b, 5c, 6), debe especificarse que cada cilio 24 vibra a una intensidad dada, siendo inducida dicha vibración por las vibraciones del motor vibratorio (actuador) 12 del microrrobot 100. Cuando el microrrobot 100 vibra a la frecuencia de resonancia de activación adecuada fA de uno de los resonadores 20 de peso de la estructura 16 resonante alargada, el resonador 20 de peso considerado comienza a vibrar. Esta vibración induce un cambio de configuración en su hebra asociada 140, más precisamente, una modificación de su longitud desde su segunda longitud L<b>que define su estado inactivado CB, hasta su primera longitud LA que define su estado activado CA. Este cambio de longitud induce una ruptura en la simetría global del cuerpo 101 del microrrobot 100 y al menos un cilio 24 sufre una variación en su eje de vibración, induciendo, por lo tanto, una rotación del microrrobot 100 (véase la figura 6).

[0139] Con respecto a la última realización (figuras 7a, 7b, 7c y 8), cuando el microrrobot 100 vibra a la frecuencia de resonancia de activación adecuada fA de uno de los resonadores 20 de peso de la estructura 16 resonante alargada, el resonador 20 de peso considerado comienza a vibrar. Esta vibración induce un cambio de configuración en la intensidad de vibración del cilio asociado 24. El cilio 24 cambia, entonces, de su primera intensidad de movimiento I<b>(correspondiente al estado no activado de dirección B de la estructura 16 resonante alargada) a su intensidad de movimiento I<a>(correspondiente al estado activado de dirección A de la estructura 16 resonante alargada). El cilio activado 24 vibra, por lo tanto, a una velocidad diferente y una amplitud diferente de los otros cilios 24 (o la serie de pili o cilios externos 15) y esto induce una rotación del microrrobot 100 (véase la figura 7).

[0141] Lo más probable es que esta rotación del microrrobot 100 se produzca por una sucesión de sacudidas, creando una acumulación discreta de varios movimientos de rotación pequeños que llevan a la rotación final deseada. Esto permite una capa adicional de precisión y seguridad.

[0143] El hecho de poder gestionar la orientación 3D de un dispositivo con un solo actuador lineal en el que un usuario puede cambiar la frecuencia de activación a distancia, da un plano de soluciones 2D (un eje = frecuencia, un eje = intensidad) y basta con navegar en este plano para tener la configuración deseada, que es a la vez más fácil y más fiable.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

1. Microrrobot (100) configurado para moverse a lo largo de una dirección de propulsión mediante vibraciones, comprendiendo dicho microrrobot (100) un cuerpo (101) que comprende un actuador (12) configurado para generar vibraciones que hacen que el microrrobot (100) se mueva,

comprendiendo dicho microrrobot (100), además, un sistema (10) de dirección que comprende una estructura resonante (16) configurada para fijarse al microrrobot (100), comprendiendo la estructura resonante (16): - una estructura (18) de dirección destinada a controlar la dirección de propulsión,

- una distribución de resonadores (20) de peso, configurándose cada resonador (20) de peso para activarse mediante una frecuencia de resonancia de activación adecuada (fA, fA<1>, fA<2>), siendo las respectivas frecuencias de resonancia de activación adecuadas (fA, fA<1>, fA<2>) de los resonadores (20) de peso diferentes entre sí,

en donde el actuador (12) está configurado para generar vibraciones en un intervalo de frecuencias que incluye la frecuencia de resonancia de activación adecuada de cada resonador de peso,

en donde la estructura resonante (16) muestra al menos dos estados:

- al menos un estado de dirección activado (A, A<1>, A<2>), en el que al menos uno de los resonadores de peso se activa a la frecuencia de resonancia de activación adecuada para cambiar la dirección de propulsión del microrrobot (100),

- un estado de dirección no activado (B), en el que ninguno de los resonadores de peso se activa a su frecuencia de resonancia de activación adecuada para mantener la dirección de propulsión del microrrobot (100).

2. Microrrobot (100) según la reivindicación anterior, en donde el actuador 12 es un motor vibratorio 12 que comprende una bobina 120 que se extiende a lo largo de la dirección X de propulsión y que rodea un imán 121, siendo el imán 121 activable mediante la bobina 120 y estando configurado para moverse hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección X de propulsión.

3. Microrrobot (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura resonante (16) muestra varios estados de dirección activados (A<1>, A<2>), cada estado de dirección activado (A<1>, A<2>) estando asociado a una frecuencia de resonancia de activación adecuada diferente (fA<1>, fA<2>).

4. Microrrobot (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:

- el al menos un estado de dirección activado (A, A<1>, A<2>) es un estado en el que la configuración y el movimiento de la estructura resonante (16) están destinados a cambiar la dirección de propulsión del microrrobot (100),

- el estado de dirección no activado (B) es un estado en el que la configuración y el movimiento de la estructura resonante (16) están destinados a mantener la dirección de propulsión del microrrobot (100).

5. Microrrobot (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura resonante (16) comprende, además, una distribución de elementos multiestables (22), siendo deformable cada elemento multiestable (22) entre al menos dos configuraciones estables:

- al menos una primera configuración estable (C<a>) cuando la estructura resonante (16) está en su estado de dirección activado (A),

- al menos una segunda configuración estable (C<b>) cuando la estructura resonante (16) está en su estado de dirección no activado (B).

6. Microrrobot (100) según la reivindicación anterior, en donde cada elemento multiestable (22) es una viga (22) precomprimida biestable que muestra la primera y la segunda configuraciones estables (C<a>, C<b>), doblándose la viga precomprimida (22) en una primera dirección hacia el cuerpo (101) del microrrobot (100) en la primera configuración estable (C<a>) y doblándose en una segunda dirección alejándose del cuerpo (101) del microrrobot (100) en la segunda configuración estable (C<b>).

7. Microrrobot (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura (18) de dirección es una lámina (18) de dirección retráctil que muestra que una configuración abierta y una retraída con respecto al cuerpo (101) del microrrobot (100), determinándose la configuración de la lámina (18) de dirección

por el estado de dirección (A, Ai, A<2>, B) de la estructura resonante (16):

- el estado de dirección no activado (B) de la estructura resonante (16) induce la configuración retraída de la lámina (18) de dirección retráctil y

- el estado de dirección activado (A, A<1>, A<2>) de la estructura resonante (16) induce la configuración abierta de la lámina (18) de dirección retráctil.

8. Microrrobot (100) según la reivindicación 5, en donde cada elemento multiestable (22) es una carcasa multiestable (22) que comprende una pila de varias hojas.

9. Microrrobot (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema (10) de dirección comprende, además, al menos un cilio móvil (24), estando configurado el al menos un cilio (24) para ponerse en movimiento por la vibración del cuerpo (101) del microrrobot (100).

10. Microrrobot (100) según la reivindicación anterior, en donde la estructura resonante (16) comprende al menos una hebra de un resorte (14) de propulsión comprendido dentro del cuerpo (101).

11. Microrrobot (100) según la reivindicación anterior, en donde la activación de la estructura resonante (16) en su al menos un estado de dirección activado (A, A<1>, A<2>) induce la retracción de la al menos una hebra del resorte (14) de propulsión.

12. Microrrobot (100) según las reivindicaciones 10 u 11, en donde el cuerpo (101) del microrrobot (10) presenta una simetría circular global a lo largo de un eje de propulsión paralelo a la dirección de propulsión, en donde la estructura resonante (16) es una parte adicional de dicho cuerpo (101) y en donde la activación de la estructura resonante (16) en uno de sus estados de dirección activados (A, A<1>, A<2>) induce una ruptura en la simetría circular global del cuerpo (101).

13. Microrrobot (100) según la reivindicación 9, en donde el al menos un cilio (24) forma parte de la estructura resonante (16), presentando el al menos un cilio (24) una primera intensidad de movimiento (I<b>) en el estado de dirección no activado (B) y una segunda intensidad de movimiento (I<a>) en el estado de dirección activado (A, A<1>, A<2>), siendo la segunda intensidad de movimiento (I<a>) diferente de la primera intensidad de movimiento (I<b>).

14. Microrrobot (100) según la reivindicación anterior, en donde cada cilio (24) comprende un resonador (20) de peso.