Un ojo compuesto biónico visual-olfativo a escala de insecto

Ojos y narices robóticas en un paquete diminuto

Imagínese un robot-insecto que no solo pueda ver hacia dónde va, sino también «oler» gases peligrosos en el aire, todo ello con un dispositivo no mayor que el ojo de una mosca real. Este artículo describe precisamente esa creación: un ojo compuesto artificial en miniatura que combina visión y olfato en un único sensor ultraligero. Tomando prestadas estrategias de la mosca de la fruta y otros insectos, los autores muestran cómo futuros drones y pequeños robots podrían navegar entornos congestionados y peligrosos de forma rápida y segura mientras consumen muy poca energía.

Lo que la naturaleza enseñó a los ingenieros

Insectos como las moscas de la fruta dependen de ojos compuestos —cúpulas repletas de cientos de diminutas lentes— para detectar movimiento en un amplio campo visual, lo que les ayuda a esquivar depredadores y obstáculos. Al mismo tiempo, sus antenas proporcionan un agudo sentido del olfato, que les permite detectar comida, parejas o amenazas en el aire. Ambas corrientes de información se combinan en el cerebro del insecto para guiar decisiones rápidas. Los autores se propusieron recrear este sentido dual en hardware: un único dispositivo a escala de insecto que imite el ojo de la mosca para la detección de movimiento de gran angular e integre una «nariz» química que lea el aire circundante, para luego fusionar ambas señales y obtener un comportamiento más inteligente.

Construir un pequeño ojo curvado que realmente funcione

El equipo construyó un ojo artificial cilíndrico del tamaño aproximadamente de la cabeza de un insecto pequeño, empaquetando 1.027 diminutas lentes en un cuadrado de apenas 1,5 milímetros de lado. Usando una técnica de impresión 3D ultraprecisa, imprimieron directamente una matriz de microlentes curva sobre una capa flexible de detectores orgánicos de luz. Cada lente se alinea con un único detector, formando un «píxel» individual que mira en su propia dirección, muy parecido a un omatidio de insecto. Las lentes están diseñadas con un ángulo de aceptación estrecho para que la luz proveniente de una dirección no se derrame en los píxeles contiguos, imitando de cerca el aislamiento óptico natural de los ojos compuestos reales. Para lidiar con la niebla y la humedad, los investigadores añadieron estructuras microscópicas en forma de pelos entre las lentes que ayudan a evitar la condensación de gotas en la superficie, similar a los pelos autolimpiantes alrededor de los ojos de insectos reales.

Ver el movimiento y detectar el aire en tiempo real

Debajo de las lentes hay una capa fotosensible especialmente diseñada, hecha de una mezcla de semiconductores orgánicos y puntos cuánticos de sulfuro de plomo. Esta combinación permite que el dispositivo detecte luz desde el ultravioleta pasando por el visible hasta el infrarrojo cercano, respondiendo en aproximadamente una diezmilésima de segundo —lo bastante rápido para una tasa de fusión de parpadeo de alrededor de 1.000 imágenes por segundo. En lugar de formar imágenes nítidas y detalladas, el dispositivo registra puntos brillantes cambiantes a través de su amplio campo visual, que un modelo matemático simple convierte en información sobre dónde están los objetos, qué distancia aproximada pueden tener y cómo se mueven. En paralelo, una matriz colorimétrica impresa por inyección funciona como una nariz artificial: diminutos puntos que contienen complejos metálicos y tintes sensibles al pH cambian de color al exponerse a gases peligrosos específicos. Un algoritmo de hashing ligero, inspirado en las moscas, convierte estos cambios de color en la identidad del gas y una estimación de su concentración, con aproximadamente un 93 % de precisión en diez vapores tóxicos comunes.

Del banco de laboratorio a robots rodantes y drones

Para demostrar que este «ojo y nariz» a escala de insecto es útil fuera del laboratorio, los investigadores lo montaron en dos pequeñas plataformas no tripuladas. En un robot con ruedas omnidireccional, el ojo curvado permitió al sistema vigilar un campo horizontal de 180 grados y detectar movimiento lo suficientemente rápido como para esquivar obstáculos que se acercaban, incluso en condiciones de niebla. Reglas simples implementadas en hardware —de nuevo inspiradas en el comportamiento de escape de los insectos— permitieron al robot retroceder ante objetos entrantes o maniobrar alrededor de ellos mientras avanzaba. En un pequeño dron, el mismo dispositivo siguió la posición de luces en movimiento en tres dimensiones y, junto con el sensor de gas, guió la exploración autónoma a través de un entorno de prueba que contenía fuentes de luz y penachos de sustancias químicas peligrosas. La información visual y olfativa se combinó para que el dron pudiera tanto seguir objetivos como cartografiar gases peligrosos en el espacio.

Por qué esto importa para futuras máquinas pequeñas

Este trabajo demuestra que es posible integrar visión de gran angular y alta velocidad y detección química en un sensor del tamaño aproximado del ojo de un insecto real. El dispositivo sacrifica el detalle fino de la imagen en favor de la sensibilidad al movimiento, una amplia cobertura espectral y eficiencia energética —justo las compensaciones que importan para pequeños drones y robots con recursos limitados de energía y computación. Al unir «ojos» y «nariz» en un sistema compacto y tomar prestadas estrategias de fusión de los cerebros de los insectos, el estudio apunta hacia futuras enjambres de máquinas autónomas pequeñas y de bajo coste que puedan esquivar obstáculos, reconocer gases riesgosos y explorar entornos complejos con la agilidad de los insectos voladores.

Cita: Wang, J., Wei, S., Qin, N. et al. An insect-scale artificial visual-olfactory bionic compound eye. Nat Commun 17, 2259 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68940-0

Palabras clave: ojo compuesto biónico, robótica bioinspirada, detección multimodal, sistemas microvisuales, detección de gases peligrosos