Las poblaciones de polinizadores, como las abejas y las mariposas, están colapsando en todo el mundo. Esto es preocupante porque, además de desempeñar un papel fundamental en el mantenimiento de los ecosistemas, estos polinizadores también son importantes para la producción mundial de alimentos. Los robots equipados con sensores avanzados, inteligencia artificial y mecanismos delicados podrían ocupar este vacío. Ahora, los investigadores del MIT han desarrollado pequeños robots que pueden volar hasta 100 veces más que sus predecesores, aún cuando pesan menos que un clip de papel.
Imitando insectos
“Los insectos aéreos son excepcionalmente ágiles y precisos”, escriben los autores del nuevo estudio. “Realizan impresionantes maniobras acrobáticas cuando evaden depredadores, se recuperan de ráfagas de viento o aterrizan sobre objetos en movimiento. La propulsión con aleteo es ventajosa para la agilidad de vuelo porque puede generar grandes cambios en las fuerzas y los pares instantáneos”.
Sin embargo, replicar esta capacidad en robots ha resultado muy difícil. Cuando los insectos baten sus alas, sus tendones y alas sufren un alto estrés y deformación. Para soportar esto, deben ser extremadamente flexibles y resistentes a la fatiga. Los materiales de ingeniería realmente no exhiben estas propiedades. O, al menos, no las exhibían, hasta ahora.
Las versiones anteriores de insectos robot generalmente tenían cuatro unidades idénticas, cada una con dos alas. Esto tenía sentido desde una perspectiva de ingeniería, pero no sigue la biología de los insectos: no hay ningún insecto con ocho alas. El nuevo diseño básicamente corta la estructura a la mitad, imitando las estructuras biológicas de los insectos. Ahora tiene cuatro alas con transmisiones más complejas que vinculan las alas a los actuadores (los “músculos” robóticos que impulsan el vuelo).
Al reducir el número de alas y optimizar su disposición, los investigadores eliminaron la interferencia del flujo de aire. Esto permite una mejor generación de sustentación, liberando espacio para posibles adiciones futuras, como baterías o sensores. Este enfoque también permite que los robots permanezcan en el aire durante más tiempo.
“La cantidad de vuelo que demostramos en este artículo es probablemente más larga que la cantidad total de vuelo que nuestro campo ha podido acumular con estos insectos robóticos. “Con la mejora de la vida útil y la precisión de este robot, nos estamos acercando a algunas aplicaciones muy interesantes, como la polinización asistida”, afirma Kevin Chen, autor principal de un artículo de acceso abierto sobre el nuevo diseño para MIT News.
“En comparación con el robot anterior, ahora podemos generar un par de control tres veces mayor que antes, por lo que podemos realizar vuelos de búsqueda de rutas muy sofisticados y muy precisos”, añade Chen.
El vuelo un robot polinizador
El movimiento del robot está impulsado por actuadores suaves. Un actuador es un dispositivo que convierte la energía (eléctrica, hidráulica o neumática) en movimiento mecánico para realizar una tarea específica. Los actuadores de los robots están hechos de capas de materiales elásticos intercalados entre dos electrodos delgados de nanotubos de carbono, enrollados en un cilindro blando. Los actuadores se comprimen y se alargan, produciendo la energía mecánica que impulsa las alas. Con este enfoque, los insectos robóticos pueden flotar y mantener la estabilidad durante más de 1000 segundos (17 minutos).
“Cuando mi alumno Nemo estaba realizando ese vuelo, dijo que eran los 1.000 segundos más lentos que había pasado en toda su vida. El experimento fue extremadamente estresante”, dice Chen.
Las posibles aplicaciones son amplias y emocionantes. En la agricultura, estos robots podrían ayudar con la polinización al navegar por las flores con precisión. Más allá de eso, la incorporación de energía y sensores a bordo podría permitir misiones autónomas al aire libre, desde el monitoreo ambiental hasta la respuesta a desastres.
Si bien aún quedan desafíos, como replicar el intrincado control muscular de los insectos reales, la investigación sienta las bases para microbots autónomos con utilidad en el mundo real. Los próximos objetivos del equipo incluyen extender los tiempos de vuelo más allá de los 10.000 segundos y permitir interacciones precisas con el entorno, como aterrizar en objetivos específicos como los centros de las flores.
Fuente: ZME Science.
