¿Objetos del IoT que envíen señales sin energía? ¡Ya es posible! - Nobbot

¿Objetos del IoT que envíen señales sin energía? ¡Ya es posible!

wifi sin energia botonesEs posible que el lector tenga un mando a distancia en su vivienda, o varios, todos ellos con varias pilas dentro, de tipo AA, AAA o LR44, esperando a sentir nuestra urgencia para agotarse. Obviamente, es justo en el momento en que necesitamos cambiar de canal o subir el aire acondicionado cuando los mandos se apagan.

Pero, ¿y si los mandos a distancia, los botones e incluso las estaciones meteorológicas no necesitasen baterías para enviar sus señales? ¿Y si funcionasen con ondas WiFi? Y si, además, ¿pudiésemos imprimirlas en 3D con una impresora? Vikram Iver, Justin Chan y Shyamnath Gollakota, investigadores de la Universidad de Washington, están trabajando en esta idea con éxito. 

Botones que funcionan sin energía

Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington ha desarrollado un tipo de impresión 3D que, ayudada de un chip que no consume energía de una batería o de un cable (es decir, que no está conectada a ninguna fuente de potencia), es capaz de enviar información útil nada más ser impreso. Lo hacen rebotando ondas WiFi.

Gracias a este chip, los distintos botones y configuraciones que vemos más abajo envían señales de radio al router, ¡sin necesidad de electricidad! En el siguiente apartado mostramos cómo funciona, pero veamos primero algunos ejemplos de lo logrado.

Ya han conseguido imprimir botones puntuales (abajo a la izquierda) como los del mando a distancia, diales circulares (centro) como los que encontramos en el termostato y reguladores horizontales (derecha) como los que controlan la intensidad lumínica de una estancia.

botones wifi 3d

Pero no se han detenido ahí. Han dado un paso más. En realidad, a nadie le preocupa demasiado quedarse sin pilas para ver la tele, por lo que dicha innovación, por sí sola, hubiese sido una mera curiosidad. Sin embargo, los inventos que presentamos debajo tienen una gran importancia en distintas áreas del conocimiento, ya que no siempre tenemos una línea eléctrica cercana o espacio para pasar un cable.

botones wifi 3d inventos

Anemómetro. Los anemómetros (arriba a la izquierda) son dispositivos que miden la velocidad del viento. Este incide sobre las copas con forma de cuchara y hace girar el brazo. Cuanto más gire, más velocidad tiene el viento. El reto aquí era transformar movimiento rotacional en impulsos puntuales y lo han logrado gracias a una rueda dentada y un muelle. En el siguiente vídeo se observa cómo funciona:

Caudalímetro. Un caudalímetro (imagen de arriba, centro) es un dispositivo que mide el caudal que pasa por una tubería. Obviamente, en este caso está abierto para que veamos las piezas, dado que de otro modo se saldría el agua (como sucede en el vídeo). El mecanismo es similar al del anemómetro mencionado.

Balanza lineal. Funciona igual que las balanzas que tenemos en casa: la plancha sobre la que se sujeta el objeto pesado empuja un vástago vertical hacia abajo, que a su vez hace plegarse a un muelle. Cuanto más se pliega, más pesa y, por lo tanto, más masa tiene.

Las imágenes pertenecen a prototipos impresos rápidamente y con un tipo de impresora 3D convencional. Impresoras 3D industriales y con un mejor acabado podrían diseñar objetos que superasen distintas homologaciones en cuanto a sensórica.

«Nuestro objetivo era crear algo que acabase de salir de su impresora 3D y que pudiese enviar información útil a otros dispositivos […] Pero el gran reto es: ¿cómo comunicamos señales via WiFi usando plástico? Eso es algo que nadie había hecho antes», afirma el ingeniero doctorando Vikram Iyer, líder del proyecto.

como un espejo frente al WiFi

¿Te has planteado cómo funciona un espejo? Se trata de una lámina de plata u otro material que refleje la luz, es decir, rebota esta cuando le llega. De ese modo podemos vernos a nosotros mismos: los fotones rebotan en nosotros, luego en el espejo y finalmente llegan a nuestros ojos.

Los mecanismos ideados en la Universidad de Washington funcionan de un modo parecido: el router envía una señal constante al ambiente y los objetos de plástico impresos en 3D modifican esa señal a su paso, lo que hace que la onda rebotada se vea diferente a la emitida.

objeto impreso en 3d señal wifi

En la imagen de arriba apreciamos el backscatter data (datos de retrodispersión), que es algo así como una variación en frecuencia que observamos cuando, al rebotar la onda, el botón ha sido pulsado.

Para intentar imaginarlo, visualicemos el portal de una vivienda gritando ¡Ecooo!. Al haber mucho espacio en la escalera, oímos nuestra propia voz rebotada, a lo que llamamos “comportamiento normal de un portal”. Sin embargo, si nos vendasen los ojos y alguien cerrase una puerta reduciendo la distancia de la escalera, al volver a gritar ¡Ecooo!, notaríamos una variación en el sonido de vuelta. Incluso sin estar seguros de que alguien ha cerrado una puerta, sabríamos que algo ha cambiado.

El router funciona de un modo similar,: se encuentra constantemente enviando señales Tx en espera de que las Rx (las señales rebotadas) tengan un comportamiento inusual.

Para valorar este invento como se merece, piensa en que sería como si viviésemos en un universo en el que el espejo no existiese pero la cámara de vídeo digital y los proyectores sí. Para vernos a nosotros mismos utilizaríamos una cámara que nos grabara y una pantalla. Y acostumbrados a ello, alguien nos sorprendería con la creación del espejo, un invento cuya magia reside en la sencillez.

Este tipo de objetos del IoT se suman a la lista de objetos que nunca esperaríamos ver conectados, así como a los vehículos conectados que recorren nuestras ciudades y a esa nube de objetos que ya tenemos en casa. Para una explicación técnica y sin metáforas, el paper 3D Printing Wireless Connected Objects nos muestra los avances con un tono más serio y científico.

las lentillas del futuro

Aunque la idea de los botones del IoT impresos en 3D pertenece a Vikram Iver, Justin Chan y Shyamnath Gollakota, ellos se apoyan en un estudio previo de 2016, también de la Universidad de Washington y comandado por Vikram Iver, titulado Inter-Technology Backscatter: Towards Internet Connectivity for Implanted Devices (Retrodispersión intertecnológica: hacia la conectividad de dispositivos implantados), que pretende hacer maravillas como enviar señales a nuestras lentillas sin necesidad de que estas lleven baterías.

Vikram Iyer es el nexo entre ambos proyectos. Actualmente está trabajando en el área de backscatter data antes mencionada, que tiene aplicaciones en cualquier ámbito de la tecnología, pero especialmente en la cobertura IoT y ciborguismo de sustitución.

Este último es especialmente interesante, ya que las lentillas podrían, por ejemplo, informarnos del nivel de glucosa en sangre o hacer un análisis de distintos compuestos en nuestro cuerpo; solo habría que esperar a que rebotara la onda WiFi para que nuestro móvil recibiese la información.

Pero podemos ir más allá, al ciborguismo de ampliación como el que presentábamos hace un tiempo con el North Sense, y diseñar lentillas focales que, mediante un giro inducido mediante una señal WiFi, nos permitan graduar la vista, por ejemplo, para pasar de mirar un libro a ver la televisión.

En Nobbot | Cristales “mágicos” que se imprimen en 3D: las magufadas llegan a la tecnología

Imágenes | Mark Stone / University of Washington